DE102021105644A1 - Analyse von Milch - Google Patents

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Christoph Zenz
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GEA Farm Technologies GmbH
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Abstract

Vorrichtung (1) zur Analyse von Milch, umfassend:■ einen Leitungsabschnitt (2) für die Milch,■ eine Lichtquelleneinheit (4), welche Licht in den Leitungsabschnitt (2) aussendet,■ einen Detektionseinheit (5) zur Erfassung von Licht, welches aus dem Leitungsabschnitt (2) austritt, und insbesondere■ eine Auswerteeinheit (6), welche dazu eingerichtet ist, die Milch anhand von Signalen der Detektionseinheit(5) auf Inhaltsstoffe zu analysieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Analyse von Milch, insbesondere eine Vorrichtung, eine Anordnung und ein Verfahren dafür.
  • Rohmilch ist ein bedeutsames Lebensmittel und ein wichtiger Rohstoff für die Nahrungsmittelindustrie. Zum Schutz des Verbrauchers, zur technischen Verarbeitungsfähigkeit sowie zur Marktlenkung muss Rohmilch bestimmten nationalen sowie internationalen Qualitätsanforderungen entsprechen.
  • Bei Melkvorrichtungen und -verfahren generell und insbesondere beim automatischen und automatisierten Melken mit halb- und auch vollautomatischen Melksystemen spielen erweiterte Funktionen eine wichtige. Insbesondere steht die Gewährleistung von Qualitätsstandards der Milch, insbesondere auch die Prüfung auf sinnfällig veränderte Milch im Vordergrund.
  • Es ist bekannt, ermolkene Milch mittelbar oder umittelbar nach einem Melkvorgang spektroskopisch auf Inhaltsstoffe zu analysieren. Dabei wird das charakteristische Absorptionsspektrum der Inhaltsstoffe ausgenutzt. Wird Licht einer bestimmten Wellenlänge in die Milch eingeleitet, wird dieses von der Milch absorbiert, sofern die Milch einen Inhaltsstoff aufweist, der diese Wellenlänge absorbiert.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, LED's mit einer festen Wellenlänge zur spektroskopischen Analyse zu verwenden. Das ist mit einfachen Bauteilen möglich, die neben der einen LED lediglich einen Lichtsensor und eine einfache Auswerteelektronik benötigen. Ein derartiges Bauteil ist aber nur für einen bestimmten Inhaltsstoff sensitiv. Bereits bei der Gestaltung des Bauteils ist daher eine Festlegung erforderlich, welcher Inhaltsstoff dies sein soll. Die Analyse von mehreren verschiedenen Inhaltsstoffen erfordert gemäß Stand der Technik einen größeren Aufwand, beispielsweise indem eine Laboruntersuchung durchgeführt wird. Alternativ müssten mehrere Bauteile mit unterschiedlichen LED's verwendet werden. Bei mehreren LED's ist es notwendig, diese separat nacheinander einzuschalten und damit die Wellenlängen getrennt voneinander zu analysieren. Pro LED wird ein spektraler Wert aufgenommen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik eine Möglichkeit vorzustellen, mit geringem Aufwand verschiedene Inhaltsstoffe in Milch zu analysieren.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit der Vorrichtung, die Anordnung und dem Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Analyse von Milch vorgestellt. Die Vorrichtung umfasst:
    • ■ einen Leitungsabschnitt für die Milch,
    • ■ eine Lichtquelleneinheit, welche Licht in den Leitungsabschnitt aussendet,
    • ■ eine Detektionseinheit zur spektral aufgelösten Erfassung von Licht, welches aus dem Leitungsabschnitt austritt,
    und insbesondere
    • ■ eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Milch anhand von Signalen der Detektionseinheit auf Inhaltsstoffe zu analysieren.
  • Die beschriebene Vorrichtung dient der Analyse von ermolkener Milch, insbesondere von Kuhmilch, die mittelbar oder unmittelbar nach einem Melkvorgang analysiert wird. Unter Milch ist dabei nicht nur reine Milch, sondern auch verunreinigte Milch zu verstehen. Ein Gemisch aus reiner Milch und Blut oder Chemikalien wie Reinigungsmitteln oder Dippmitteln stellt verunreinigte Milch dar und wird hierin auch als „Milch“ bezeichnet. Unter einer Analyse ist zu verstehen, dass die Milch auf ihre Zusammensetzung untersucht wird. Dabei kann die Milch auf Inhaltsstoffen wie Fett, Protein und Laktose oder auf Kontaminationsstoffe wie Antibiotika, Dippmittel, Reinigungsmittel oder Wasser untersucht werden. Auch kann ermittelt werden, ob feste Partikel, Flocken, Schaum und Blasen in der Milch enthalten sind. Die Analyse kann darin bestehen, zwischen Vorliegen und Nichtvorliegen von bestimmten Stoffen zu unterscheiden, ohne diese Stoffe zu quantifizieren. So kann ermittelt werden, ob die Milch verunreinigt ist. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise festgestellt werden, welchen Fettanteil die Milch hat.
  • Das Nichtvorliegen eines bestimmten Inhaltsstoffs kann insbesondere dadurch festgestellt werden, dass dieser Inhaltsstoff nicht in einer mit der Vorrichtung messbaren Menge in der Milch vorliegt. Die Milch kann beispielsweise darauf untersucht werden, ob die Milch Blut und/oder Harnstoff enthält. Die mit Blut und/oder Harnstoff verunreinigte Milch kann dann ausgesondert werden, vorzugsweise bevor diese mit anderer Milch vermischt wird. Zudem kann Blut in Milch auf eine Verletzung des Tieres hinweisen, von dem die Milch stammt. Wird Blut erkannt, kann das entsprechende Tier einer Untersuchung unterzogen werden, um den Gesundheitszustand des Tieres zu verifizieren. Darüber hinaus kann die Analyse darin bestehen, dass Inhaltsstoffe quantifiziert werden. So kann beispielsweise der Anteil von Protein, Fett und/oder Laktose bestimmt werden.
  • Die Vorrichtung kann zur Prozessüberwachung beitragen. Beispielsweise können mit der Vorrichtung zeitliche Veränderungen in der Zusammensetzung der Milch erkannt werden. Das ist insbesondere bei der Konzentration von Reinigungsmitteln in der Milch relevant. Mit der Vorrichtung kann der Laktationszyklus oder eine Trächtigkeit eines Tieres erkannt werden. Zudem kann die Vorrichtung zur Flusserkennung genutzt werden. Damit kann beispielsweise zwischen einem Melkvorgang und einem Reinigungsvorgang unterschieden werden. Vorzugsweise ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, in Reaktion auf die ermittelten Ergebnisse eine Handlungsanweisung auszugeben, beispielsweise in Form eines Alarms oder einer Warnung.
  • Die Vorrichtung umfasst einen Leitungsabschnitt für die Milch. Als Leitungsabschnitt ist ein Teil einer Leitung aufzufassen, durch welche die Milch hindurchfließen kann. Der Leitungsabschnitt kann beispielsweise Teil eines Rohres oder Schlauchs sein. Der Leitungsabschnitt hat mindestens einen Einlass, über welchen die Milch in den Leitungsabschnitt eingeleitet werden kann und mindestens einen Auslass, über den die Milch aus dem Leitungsabschnitt hinaus gelangen kann. Der mindestens eine Einlass und der mindestens eine Auslass sind voneinander verschieden. Der Leitungsabschnitt muss nicht gesondert vom Rest der Leitung abgegrenzt sein. Insbesondere ist nicht erforderlich, dass sich der Leitungsabschnitt über genau ein Rohrbauteil erstreckt. Der mindestens eine Einlass und der mindestens eine Auslass definieren lediglich Anfang beziehungsweise Ende des Leitungsabschnitts und müssen nicht beispielsweise mit einer Fuge zwischen aneinandergesetzten Rohrbauteilen zusammenfallen. Der Leitungsabschnitt ist lediglich insoweit körperlich definiert, als dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die Milch innerhalb des Leitungsabschnitts zu analysieren. Das bedeutet, dass sich der Leitungsabschnitt mindestens über den Messbereich erstreckt, innerhalb dessen die Milch analysiert werden kann. Der Messbereich muss allerdings nicht den gesamten Leitungsabschnitt umfassen. Insbesondere ist es möglich, dass sich der Messbereich nicht über einen gesamten Leitungsquerschnitt erstreckt.
  • Die Vorrichtung weist weiterhin eine Lichtquelleneinheit und eine Detektionseinheit auf. Über die Lichtquelleneinheit kann Licht in den Leitungsabschnitt eingeleitet werden, beispielsweise über ein Fenster in einer Begrenzung des Leitungsabschnitts. Über die Detektionseinheit kann Licht erfasst werden, welches aus der Messkammer austritt, beispielsweise über ein weiteres oder das zuvor beschriebene Fenster in der Begrenzung des Leitungsabschnitts. Die Detektionseinheit ist vorzugsweise auf die Lichtquelleneinheit abgestimmt. Besonders bevorzugt deckt die Detektionseinheit den gesamten von der Lichtquelleneinheit ausgesendeten Spektralbereich ab. Die Detektionseinheit und die Lichtquelleneinheit sind vorzugsweise derart angeordnet, dass das aus dem Leitungsabschnitt austretende Licht, welches von der Lichtquelleneinheit stammt, mit der Detektionseinheit detektiert werden kann. Die Detektionseinheit weist einen oder mehrere Detektoren auf. Die Lichtquelleneinheit und die Detektionseinheit dienen dazu, die Milch spektroskopisch zu analysieren. Das ist dadurch möglich, dass die Detektionseinheit zur spektral aufgelösten Erfassung des Lichts eingerichtet ist. Das bedeutet, dass mit der Detektionseinheit die Lichtintensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge erfasst werden kann. Mit der Detektionseinheit kann also eine Vielzahl spektraler Einzelwerte aufgenommen werden, insbesondere aus dem gesamten Wellenlängenspektrum des aus dem Leitungsabschnitt austretenden Lichts, welches von der Lichtquelleneinheit stammt. Zur spektral aufgelösten Erfassung des Lichts umfasst die Detektionseinheit vorzugsweise ein Mittel zur spektralen Zerlegung des Lichts, beispielsweise ein Interferometer oder ein dispersives Element wie ein Gitter oder ein Prisma. Im Falle des dispersiven Elements ist dieses vorzugsweise drehbar gelagert. Alternativ kann ein räumlich auflösender Detektor verwendet werden, mit dem das spektral zerlegte Licht zu einem Messzeitpunkt gemessen werden kann, beispielsweise ein CCD-Chip. Die Messgenauigkeit ergibt sich in dem Fall insbesondere aus der Auflösung des CCD-Chips.
  • Bevorzugt weist die Detektionseinheit einen Detektor und ein Interferometer auf. Ein Interferometer ist eine Vorrichtung, welche durch Aufteilung eines Lichtstrahls in zwei Teilstrahlen und durch Zusammenführung der beiden Teilstrahlen mit Gangunterschied Interferenz erzeugt. Das Interferometer und der Detektor sind derart ausgebildet und angeordnet, dass aus dem Leitungsabschnitt austretendes Licht mit dem Interferometer spektral zerlegt und anschließend von dem Detektor detektiert werden kann. Durch die spektrale Zerlegung des Lichts mit dem Interferometer kann die Detektionseinheit das Licht spektral aufgelöst erfassen. Das Interferometer ermöglicht es also, bei dem aus dem Leitungsabschnitt austretenden Licht eine Vielzahl von spektralen Einzelwerten innerhalb des vorzugsweise kontinuierlichen Wellenlängenspektrums der Lichtquelleneinheit zu ermitteln. Das Interferometer kann beispielsweise ein Michelson-Interferometer oder ein Fabry-Perot-Interferometer sein. Diese beiden Interferometer haben einen beweglichen Spiegel. Vorzugsweise weist das Interferometer ein, insbesondere genau ein, flexibles Element auf, welches unterschiedliche Teilspektren des Gesamtspektrums der Lichtquelleneinheit erzeugt.
  • Die Detektionseinheit kann durch Rückkopplung von Referenzwerten automatisiert justiert und/oder kalibriert werden. Die Detektionseinheit kann kunden- und/oder herdenspezifisch angepasst werden. Darüber hinaus können zeitliche Veränderungen der Lichtquelleneinheit ausgeglichen werden.
  • Die Vorrichtung ist dadurch dazu eingerichtet, die Milch innerhalb des Leitungsabschnitts zu analysieren, als dass die Lichtquelleneinheit und die Detektionseinheit auf den Leitungsabschnitt ausgerichtet sind. Der mit der Lichtquelleneinheit und der Detektionseinheit gebildete Messbereich zur Analyse der Milch fällt dadurch in den Leitungsabschnitt. Insoweit ist der Leitungsabschnitt gegenüber anderen Leitungsteilen ausgezeichnet.
  • Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise ein Micro-Electro-Mechanical System, kurz MEMS. Bei einem MEMS handelt es sich um ein Bauteil mit einer beweglichen mikroskopischen Struktur. Diese kann durch mechanische Beanspruchung oder durch Anlegen einer elektrischen Spannung betätigt werden. So kann die Detektionseinheit dadurch realisiert sein, dass ein Interferometer mit beweglichem Spiegel als eine solche mikroskopische Struktur realisiert ist. Die Lichtquelleneinheit kann in fester Ausrichtung zum MEMS angeordnet sein, beispielsweise in Form eines gemeinsamen Bauteils oder in einem gemeinsamen Gehäuse. Die Lichtquelleneinheit und die Detektionseinheit sind vorzugsweise relativ zueinander in einer festen Position und Ausrichtung angeordnet. Eine solche Vorrichtung ist besonders klein, robust, einfach integrierbar und ermöglicht vergleichsweise einfache Analysen außerhalb eines Labors. Zudem kann eine solche Vorrichtung vergleichsweise einfach und günstig in großen Stückzahlen hergestellt werden.
  • Dass die Vorrichtung eine Lichtquelleneinheit aufweist, bedeutet, dass eine oder mehrere Lichtquelleneinheiten vorgesehen sind. Die Lichtquelleneinheit umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Lichtquellen. Weist eine Lichtquelleneinheit mehrere Lichtquellen auf, sind diese vorzugsweise identisch zueinander ausgebildet. Alternativ kann durch aufeinander abgestimmte LED's als Lichtquellen ein kontinuierliches Spektrum erhalten werden, welches einen gewünschten Spektralbereich abdeckt. Mehrere Lichtquellen können so angeordnet sein, dass der gesamte Messbereich gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Die Lichtquellen können gleichartig oder unterschiedlich sein. Durch Kombination unterschiedlicher Lichtquellen kann ein besonders breites Wellenlängenspektrum erhalten werden. Denkbar ist auch, dass die Lichtquelleneinheit mehrere diskontinuierliche Lichtquellen aufweist wie beispielsweise Dampflampen, insbesondere Natriumdampflampen oder Quecksilberdampflampen. Auch ist es möglich, dass die Lichtquelleneinheit dadurch ausgebildet ist, dass eine externe Strahlungsquelle eingekoppelt wird, beispielsweise über einen Lichtwellenleiter. Die Lichtquelleneinheit ist in dem Fall nur durch den Lichtwellenleiter gebildet.
  • Mit der beschriebenen Vorrichtung kann die Milch in dem Leitungsabschnitt analysiert werden. Die Milch kann also analysiert werden, während die Milch durch den Leitungsabschnitt strömt. Es ist nicht erforderlich, Stichproben zu entnehmen und zu analysieren. Das Entnehmen von Stichproben wäre einerseits aufwendiger als die Analyse in einem durchströmten Leitungsabschnitt. Andererseits liegen die Ergebnisse einer Stichprobenanalyse typischerweise erst mit Verzögerung vor. Sofern die Milch nach Entnahme der Stichprobe bereits mit anderer Milch vermischt worden wäre, müsste daher gegebenenfalls die gesamte Milch entsorgt werden. Durch die Analyse im Leitungsabschnitt kann hingegen beispielsweise verunreinigte Milch besonders schnell und einfach ausgesondert werden, insbesondere bevor diese Milch mit anderer Milch vermischt wird. Zudem ermöglicht die beschriebene Vorrichtung eine vollständige Analyse der Milch, nicht nur die einer Stichprobe. Beispielsweise kann die Vorrichtung eingesetzt werden, um die Milch unmittelbar nach dem Melken zu analysieren, bevor die Milch in einem Milchtank mit anderer Milch vermischt wird.
  • Vorzugsweise sendet die Lichtquelleneinheit Licht mit einem kontinuierlichen Wellenlängenspektrum in den Leitungsabschnitt aus. Unter einem kontinuierlichen Wellenlängenspektrum ist zu verstehen, dass es einen Wellenlängenbereich gibt, von dem jede Wellenlänge in dem von der Lichtquelleneinheit ausgesandten Licht enthalten ist. Das Wellenlängenspektrum weist also jedenfalls einen Abschnitt ohne Lücke auf. Das schließt nicht aus, dass das Wellenlängenspektrum mehrere kontinuierliche Abschnitte aufweist, zwischen denen eine jeweilige Lücke vorliegt. Bevorzugt ist allerdings, dass das Wellenlängenspektrum insgesamt lückenfrei ist. Das Wellenlängenspektrum ist vorzugsweise ein breitbandiges kontinuierliches Wellenlängenspektrum. Der Begriff „breitbandig“ ist relativ zum Detektionsbereich der Detektionseinheit zu verstehen. Das Wellenlängenspektrum weist vorzugsweise Wellenlängen auf, die um mindestens 200 nm, insbesondere um mindestens 500 nm auseinander liegen. In dem Fall deckt das Wellenlängenspektrum zumindest einen 200 nm beziehungsweise einen 500 nm breiten Wellenlängenbereich ab, von dem jede Wellenlänge in dem Licht enthalten ist. Besonders bevorzugt deckt das Wellenlängenspektrum zumindest die Wellenlängen im Bereich von 1350 bis 2500 nm ab. Das Wellenlängenspektrum liegt vorzugsweise im Bereich des nahen Infrarots und/oder im Bereich des mittleren Infrarots. In dem Fall handelt es sich bei der Analyse der Milch um Infrarot-Spektroskopie. Denkbar ist aber auch, dass das Wellenlängenspektrum des Bereichs des sichtbaren Lichts ganz oder vollständig und/oder den UV-Bereich ganz oder vollständig abdeckt. Besonders bevorzugt deckt das Wellenlängenspektrum einen Wellenlängenbereich ab, mit dem chemische Bindungen in der zu analysierenden Milch angeregt werden können. So kann der sogenannte spektrale Fingerabdruck der Milch ermittelt werden. Das Wellenlängenspektrum des von der Lichtquelleneinheit ausgesendeten Lichts ist vorzugsweise in jedenfalls einem Abschnitt stetig. Beispielsweise kann es sich bei dem Wellenlängenspektrum um ein Plancksches Spektrum handeln, wie es bei der Schwarzkörperstrahlung vorliegt.
  • Durch die Lichtquelleneinheit mit kontinuierlichem Spektrum kann die Milch auf verschiedene Inhaltsstoffe analysiert werden. Das kann insbesondere nach Art der dispersiven Spektroskopie erfolgen. Die Vorrichtung ist daher nicht auf die Analyse eines einzelnen Inhaltsstoffs beschränkt. Bei der Gestaltung der Vorrichtung ist daher keine Festlegung auf einen bestimmten Inhaltsstoff erforderlich. Insoweit ist die beschriebene Vorrichtung besonders flexibel.
  • Die Vorrichtung weist weiterhin vorzugsweise eine Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, die Milch anhand von Signalen der Detektionseinheit auf Inhaltsstoffe zu analysieren. Die Auswerteeinheit kann in einem Gehäuse zusammen mit der Lichtquelleneinheit und der Detektionseinheit angeordnet sein.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung einer Auswerteeinheit als Teil der Vorrichtung kann die Analyse der Milch auch außerhalb der Vorrichtung erfolgen, beispielsweise durch einen zentralen Server und/oder durch eine Cloud-Anwendung. Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine Schnittstelle auf, über welche die Signale der Detektionseinheit ausgegeben werden können, insbesondere an eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, anhand von Signalen der Detektionseinheit Bestandteile der Milch zu identifizieren. Die Vorrichtung und die Auswerteeinheit können über ein Kabel, über eine drahtlose Verbindung und/oder über eine Internetverbindung miteinander verbunden sein.
  • Zur Analyse der Milch, insbesondere mit der Auswerteeinheit, können die von der Detektionseinheit ausgesandten Signale nach Art der dispersiven Spektroskopie ausgewertet werden. Dazu wird vorzugsweise ein komplexer Auswertealgorithmus verwendet, mit welchem die Präsenz und optional auch die Konzentration von Inhaltsstoffen der Milch berechnet werden können. Der Auswertealgorithmus verwendet die gemessenen spektralen Informationen als Eingangsparameter und berechnet daraus die gewünschten zu ermittelnden Kenngrößen oder Werte.
  • Der Auswertealgorithmus kann von einem gesonderten System mit Hilfe von Referenzdaten und/oder unter Verwendung eines maschinellen Lernprogramms erhalten werden. Die von der Detektionseinheit ausgesandten Signale enthalten Informationen zu dem von der Detektionseinheit erfassten Licht. Insbesondere im Falle einer Lichtquelleneinheit mit kontinuierlichem Spektrum kann die Vorrichtung besonders einfach umgestellt werden, um andere Inhaltsstoffe zu analysieren. Insbesondere ist dazu keine Änderung der Hardware erforderlich. Stattdessen genügt es, den Auswertealgorithmus zu ändern. Auch ist es möglich, durch Anpassung der Software der Auswerteeinheit die Messgenauigkeit einzustellen, beispielsweise im Wechselspiel mit einer Messdauer. Die Analyse kann also durch eine Veränderung der Software, beispielsweise durch ein Software-Update, verändert werden. Durch ein Software-Update kann insbesondere der Funktionsumfang der Auswertung erweitert werden, beispielsweise durch Freischaltung einer zuvor gesperrten Funktion bzw. einer Funktionserweiterung (tatsächliches Hinzufügen der Funktion). Die Funktionsweise der Auswertung kann also ohne konstruktive Änderung verändert werden.
  • Die Auswertung erfolgt vorzugsweise nach Art der Fouriertransformations-Spektroskopie, insbesondere nach Art der Infratrot- Fouriertransformations-Spektroskopie (kurz FTIR). An dem dabei erhaltenen Spektrum kann erkannt werden, welche Inhaltsstoffe in der Milch vorhanden sind. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob das Spektrum einen Peak bei einer charakteristischen Wellenlänge eines bestimmten Inhaltsstoffs aufweist. Auch können die Inhaltsstoffe quantifiziert werden. Dazu kann die Höhe eines Peaks ermittelt werden.
  • Die Analyse der Milch kann anhand des von der Milch reflektierten und/oder absorbierten Licht erfolgen. Um das reflektierte Licht zu verwenden, sind die Lichtquelleneinheit und mindestens ein Detektor der Detektionseinheit auf der gleichen Seite des Leitungsabschnitts angeordnet. Das Licht von der Lichtquelleneinheit kann so in den Leitungsabschnitt eingeleitet werden, in dem Leitungsabschnitt von der Milch reflektiert werden und aus dem Leitungsabschnitt in den mindestens einen Detektor der Detektionseinheit gelangen. Die Lichtquelleneinheit und die Detektionseinheit können nebeneinander angeordnet sein, beispielsweise innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses. Aufgrund der Möglichkeit dieser kompakten Bauweise ist diese Ausgestaltung bevorzugt. Insbesondere in dieser Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung einen MEMS umfasst.
  • Um das absorbierte Licht zu verwenden, sind die Lichtquelleneinheit und mindestens ein Detektor der Detektionseinheit auf einander gegenüberliegenden Seiten des Leitungsabschnitts angeordnet. Der Leitungsabschnitt ist in dem Fall zwischen der Lichtquelleneinheit und dem mindestens einen Detektor der Detektionseinheit angeordnet. Das Licht von der Lichtquelleneinheit kann so in den Leitungsabschnitt eingeleitet werden und, soweit nicht im Leitungsabschnitt von der Milch absorbiert, aus dem Leitungsabschnitt in den Detektor gelangen.
  • Weist die Detektionseinheit mehrere Detektoren auf, sind diese vorzugsweise alle auf der gleichen Seite des Leitungsabschnitts angeordnet. Es kann also entweder das reflektierte Licht mit allen Detektoren erfasst werden oder das Fehlen des absorbierten Lichts mit allen Detektoren erfasst werden. Denkbar ist aber auch, dass die Detektionseinheit sowohl auf der Seite der Lichtquelleneinheit als auch auf der gegenüberliegenden Seite jeweils einen oder mehrere Detektoren aufweist. In dem Fall können sowohl das reflektierte als auch das absorbierte Licht berücksichtigt werden.
  • Das von der Lichtquelleneinheit ausgesandte Spektrum kann sich mit der Zeit verändern. Daher ist es bevorzugt, dass das von der Lichtquelleneinheit ausgesandte Spektrum in regelmäßigen Abständen als Referenz gemessen wird. Besonders bevorzugt wird unmittelbar vor jeder Messung zur Analyse ein jeweiliges Referenzspektrum aufgenommen. Erfolgt die Analyse anhand des reflektierten Lichts, kann das zur Analyse gemessene Spektrum mit einem Referenzspektrum verglichen werden, welches mit einem idealen Reflektor gemessen wurde. Erfolgt die Analyse anhand des absorbierten Lichts, kann das zur Analyse gemessene Spektrum mit einem Referenzspektrum verglichen werden, welches bei leerem Leitungsabschnitt gemessen wurde.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung weiterhin eine Hauptleitung auf, wobei der Leitungsabschnitt von der Hauptleitung abzweigt und in die Hauptleitung mündet.
  • Der Leitungsabschnitt verläuft parallel zur Hauptleitung. Dadurch wird in dieser Ausführungsform zwar nicht die gesamte Milch analysiert. Dennoch ermöglicht die Vorrichtung eine umfassendere Analyse der Milch als die Untersuchung von einzelnen Sichtproben. Schließlich kann mit der beschriebenen Vorrichtung ein Teil des Milchstroms durchgehend untersucht werden.
  • Das Begriff „Hauptleitung“ bezieht sich in Abgrenzung von dem Begriff „Abzweigung“ lediglich auf den Umstand, dass die Analyse der Milch in dem abgezweigten Leitungsabschnitt und damit in einem gesonderten Leitungsteil erfolgt. Es ist nicht erforderlich, dass die Hauptleitung einen größeren Strömungsquerschnitt hat als der abgezweigte Leitungsabschnitt.
  • Stromauf des Messbereichs weist der Leitungsabschnitt vorzugsweise ein Filtersieb auf. Dieses kann beispielsweise an einer Abzweigungsstelle angeordnet sein, an welcher der Abzweig von der Hauptleitung abzweigt. Durch das Filtersieb können feste Partikel einer entsprechenden Mindestgröße aus dem Leitungsabschnitt ferngehalten werden. Dadurch kann eine Verstopfung des Leitungsabschnitts verhindert werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mündet der Abzweig über eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung in die Hauptleitung, wobei die erste Öffnung und die zweite Öffnung in einer Höhenrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind.
  • Die Höhenrichtung bezieht sich auf die Orientierung der Vorrichtung im bestimmungsgemäßen Gebrauch. Durch die Beabstandung der Öffnungen in Höhenrichtung kann die weiter unten angeordnete Öffnung vordergründig für flüssige Komponenten im Leitungsabschnitt dienen, während gasförmige Komponenten vordergründig durch die obere der Öffnungen zurück in die Hauptleitung gelangen können. Durch diese Trennung können die flüssigen Komponenten besonders ungestört im unteren Bereich des Leitungsabschnitts strömen. Daher kann die Milch mit besonders hoher Messgenauigkeit analysiert werden. Das ist insbesondere in der bevorzugten Ausgestaltung der Fall, in der die Lichtquelleneinheit und die Detektionseinheit auf Höhe der unteren Hälfte des Leitungsabschnitts angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die Lichtquelleneinheit und die Detektionseinheit unterhalb des Leitungsabschnitts angeordnet. Dies bezieht sich jeweils auf die Anordnung der Lichtquelleneinheit und der Detektionseinheit in der Höhenrichtung.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind ein Einlauf und/oder ein Auslauf des Leitungsabschnitts derart dimensioniert, dass die Strömung der Milch durch den Leitungsabschnitt verzögert wird.
  • Die Strömung ist in dieser Ausführungsform innerhalb des Leitungsabschnitts geringer als davor und/oder dahinter. Eine Verzögerung der Strömung wirkt sich günstig auf die Messung und damit verbunden auf die die Präzision aus. Trotzdem findet ein stetiger Flüssigkeitsaustausch statt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Leitungsabschnitt absperrbar, insbesondere durch ein Absperrelement innerhalb des Leitungsabschnitts.
  • In dieser Ausführungsform kann die Milch vollständig gestaut werden, um die Analyse durchzuführen. Die Analyse erfolgt diskontinuierlich. Dadurch kann eine besonders hohe Messgenauigkeit erzielt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Lichtquelleneinheit eine Glühemissionsquelle.
  • Glühemissionsquellen senden ein kontinuierliches Wellenlängenspektrum aus. Zudem sind diese vergleichsweise günstig. Die Glühemissionsquelle ist vorzugsweise eine Halogenlampe. Eine solche verfügt über eine hohe und gerichtete Intensität.
  • Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung vorgestellt. Die Anordnung umfasst:
    • ■ eine Melkeinrichtung,
    • ■ eine Vorrichtung zur Analyse von Milch, umfassend
    • ■ einen Leitungsabschnitt für die Milch,
    • ■ eine Lichtquelleneinheit, welche Licht in den Leitungsabschnitt aussendet,
    • ■ eine Detektionseinheit zur spektral aufgelösten Erfassung von Licht, welches aus dem Leitungsabschnitt austritt,
    und insbesondere
    • ■ eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Milch anhand von Signalen der Detektionseinheit auf Inhaltsstoffe zu analysieren.
  • Die Melkeinrichtung ist mit dem Leitungsabschnitt der Vorrichtung verbunden.
  • Die beschriebenen Vorteile und Merkmale der Vorrichtung sind auf die Anordnung anwendbar und übertragbar, und umgekehrt. Die in der Anordnung enthaltene Vorrichtung ist vorzugsweise wie die zuvor beschriebene Vorrichtung ausgebildet.
  • Die Anordnung dient vorzugsweise dem Melken von Kühen. Die Melkeinrichtung ist vorzugsweise als ein Melkzeug ausgebildet. Vorzugsweise weist die Anordnung einen Milchtank auf, welcher über den Leitungsabschnitt mit der Melkeinrichtung verbunden ist. Die Anordnung umfasst vorzugsweise mehrere Melkeinrichtungen, die mit dem Milchtank verbunden sind. Bevor die Milch von einer der Melkeinrichtungen in den Milchtank gelangt, wird jedenfalls ein Teil der Milch analysiert. Gegebenenfalls kann die Milch ausgesondert werden, bevor sie im Milchtank mit anderer Milch vermischt wird. Für die Analyse umfasst die Anordnung die zuvor beschriebene Vorrichtung. Der Leitungsabschnitt der Vorrichtung kann dabei an einer beliebigen Stelle zwischen Tier und Milchtank angeordnet sein.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Milchtank auf, der über den Leitungsabschnitt mit der Melkeinrichtung verbunden ist. Das bedeutet, dass eine Verbindung zwischen dem Milchtank und der Melkeinrichtung den Leitungsabschnitt umfasst. Der Leitungsabschnitt muss sich aber nicht von dem Milchtank bis zur Melkeinrichtung erstrecken. Es ist sogar bevorzugt, dass zwischen der Melkeinrichtung und dem Milchtank weitere Element angeordnet sind, wie beispielsweise eine Milchschleuse. Auch ist es nicht erforderlich, dass der Milchtank und die Melkeinrichtung ausschließlich über den Leitungsabschnitt miteinander verbunden sind. Es ist sogar bevorzugt, dass eine Hauptleitung mit dem Milchtank und der Melkeinrichtung verbunden ist und dass der Leitungsabschnitt in einem Abzweig angeordnet ist, der von der Hauptleitung abzweigt und der wieder in die Hauptleitung mündet.
  • Beispielsweise kann der Leitungsabschnitt so angeordnet sein, dass die Milch einer bestimmten Zitze analysiert werden kann. Vorzugsweise ist in dem Fall für jede Zitze jeweils eine Vorrichtung vorgesehen, so dass die Milch eines Tieres zitzenindividuell analysiert werden kann. Diese Analyse kann im Falle von Kühen auch als viertelindividuell bezeichnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Vorrichtung mit einem Leitungsabschnitt stromab eines Milchsammelstücks angeordnet sein, so dass die Milch tierindividuell analysiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine Vorrichtung mit einem Leitungsabschnitt zwischen Melkstand und Milchtank angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Vorrichtung mit einem Leitungsabschnitt im Bereich einer Zusammenführung der Milch von mehreren Melkständen angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Vorrichtung mit einem Leitungsabschnitt unmittelbar am Milchtank angeordnet sein. Denkbar ist es auch, dass eine Vorrichtung mit einem Leitungsabschnitt zwischen einem Reinigungsautomaten und einem Melkstand angeordnet ist. Auch in Leitungen für nicht verkehrsfähige Milch kann eine Vorrichtung mit einem Leitungsabschnitt angeordnet sein.
  • Der Leitungsabschnitt ist vorzugsweise absperrbar. Dass der Milchtank über den Leitungsabschnitt mit der Melkeinrichtung verbunden ist, ist unabhängig von der Stellung eines entsprechenden Absperrventils zu beurteilen. Durch Schließen eines Absperrventils kann ein Leitungsabschnitt also nicht seine Eigenschaft verlieren, dass über ihn der Milchtank mit der Melkeinrichtung verbunden ist.
  • Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Analyse von Milch in einem Leitungsabschnitt vorgestellt. Das Verfahren umfasst:
    1. a) Einleiten von Licht in den Leitungsabschnitt,
    2. b) Spektral aufgelöstes Detektieren von Licht, welches aus dem Leitungsabschnitt austritt,
    3. c) Analysieren der Milch auf Inhaltsstoffe anhand des gemäß Schritt b) detektierten Lichts.
  • Die beschriebenen Vorteile und Merkmale der Vorrichtung und der Anordnung sind auf das Verfahren anwendbar und übertragbar, und umgekehrt. Das Verfahren wird vorzugsweise mit der beschriebenen Vorrichtung und insbesondere mit der beschriebenen Anordnung durchgeführt. Die Vorrichtung und die Anordnung sind vorzugsweise zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignet.
  • Es genügt, die Schritte a) bis c) jeweils einmal durchzuführen. Dadurch kann eine Momentaufnahme erhalten werden. Bevorzugt ist allerdings, dass die Schritte a) bis c) jeweils mehrfach durchgeführt werden. Es kann also eine Serie von Spektren aufgenommen und jeweils ausgewertet werden. So kann die Milch insbesondere in konstanten zeitlichen Abständen analysiert werden. Dadurch kann eine zeitliche Entwicklung während eines Melkvorgangs erfasst werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vor Schritt c) ein Auswertealgorithmus durch maschinelles Lernen erstellt, wobei die Milch in Schritt c) unter Verwendung des Auswertealgorithmus analysiert wird.
  • Zur Erstellung des Auswertealgorithmus werden Signale der Detektionseinheit zusammen mit entsprechenden Referenzwerten dem maschinellen Lernprogramm zugeführt. Die Referenzwerte können erhalten werden, indem die wie beschrieben analysierte Milch zusätzlich beispielsweise durch eine Laboruntersuchung analysiert wird. Dabei werden Muster zwischen Merkmalen der Signale der Detektionseinheit und den Referenzwerten erkannt.
  • Das maschinelle Lernprogramm kann Teile einer gesonderten Einrichtung sein. Insbesondere kann das maschinelle Lernprogramm auf einem Computer installiert sein, der nicht Teil der hier beschriebenen Vorrichtung ist. Das maschinelle Lernprogramm kann beispielsweise auf einem Entwicklungswerkzeug installiert sein.
  • Der Auswertealgorithmus kann mit der gesonderten Einrichtung erstellt werden und anschließend - sofern die Vorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist - an die Auswerteeinheit übermittelt werden. Alternativ kann der mit der gesonderten Einrichtung erstellte Auswertealgorithmus von der gesonderten Einrichtung an einen zur Analyse der Milch verwendeten Server übermittelt werden. Dazu ist kein dauerhafter Kontakt zwischen der gesonderten Einrichtung und der Auswerteeinheit beziehungsweise dem Server erforderlich. Die Signale der Detektionseinheit können auf verschiedene Weise an die gesonderte Einrichtung übermittelt werden, beispielswiese über das Internet oder über eine Kabelverbindung. Sofern die Vorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, kann der erstellte Auswertealgorithmus auf gleichem Wege an die Auswerteeinheit übermittelt werden. Die gesonderte Einrichtung kann räumlich von der Auswerteeinheit getrennt sein oder mit dieser zusammen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.
  • Der Auswertealgorithmus kann durch maschinelles Lernen von der Auswerteeinheit oder einem zur Analyse der Milch verwendeten Server selbst erstellt oder verändert werden, beispielsweise durch Verwendung künstlicher Intelligenz.
  • Es genügt, dass der Auswertealgorithmus einmalig erstellt wird. So kann beispielsweise in einer Lernphase eine Mehrzahl von Signalen der Detektionseinheit mit einem jeweils entsprechenden Referenzwert verarbeitet werden. Es ist bevorzugt, dass insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen der Auswertealgorithmus überarbeitet wird. Dazu kann in einer neuen Lernphase ein neuer Auswertealgorithmus erstellt werden oder der bisherige Auswertealgorithmus aktualisiert werden. Die beschriebene Anordnung umfasst vorzugsweise eine Einrichtung zur Erstellung eines Auswertealgorithmus aus Signalen der Detektionseinheit und entsprechenden Referenzwerten. Die Einrichtung weist vorzugsweise ein maschinelles Lernprogramm auf. Die Auswerteeinheit ist in dem Fall dazu eingerichtet, die Milch anhand von Signalen der Detektionseinheit unter Anwendung des Auswertealgorithmus zu analysieren. Als die Einrichtung kommt auch ein Server in Betracht, der zugleich für die Analyse der Milch verwendet wird.
  • Weiterhin umfasst das Verfahren vorzugsweise:
    • d) Ausgeben eines Signals, wenn ein in Schritt c) erkannter Inhaltsstoff einen entsprechenden Grenzwert überschreitet.
  • Durch Schritt d) kann beispielsweise einem Landwirt eine Handlungsanweisung gegeben werden, wie auf das Vorliegen eines bestimmten Inhaltsstoffs reagiert werden soll. Beispielsweise kann die Anordnung eine Anzeigeeinrichtung aufweisen, über die die Handlungsanweisung in Reaktion auf das in Schritt d) ausgegebene Signal angezeigt wird. Das in Schritt d) ausgegebene Signal kann alternativ oder zusätzlich automatisiert umgesetzt werden. Wird beispielsweise Blut in der Milch erkannt, kann die so verunreinigte Milch automatisch ausgesondert werden, indem in Reaktion auf das in Schritt d) ausgegebene Signal ein entsprechendes Ventil umgestellt wird. Zusätzlich kann dem Landwirt die Handlungsanweisung angezeigt werden, die betroffene Kuh auf eine Verletzung zu untersuchen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Milch von einer Melkeinrichtung ausgehend durch den Leitungsabschnitt hindurch geleitet.
  • Die Milch kann in dieser Ausführungsform besonders umfassend und schnell analysiert werden. Dies ist insbesondere aufgrund des kontinuierlichen Wellenlängenspektrums der Lichtquelleneinheit möglich.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt c) bestimmt, ob mindestens ein vorgegebener Bestandteil in der Milch einen jeweiligen Grenzwert überschreitet.
  • In dieser Ausführungsform wird das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines oder mehrerer bestimmter Inhaltsstoffe untersucht. Das ist beispielsweise für Blut und Harnstoff als Inhaltsstoffe sinnvoll. Zwischen Vorliegen und Nichtvorliegen wird dabei anhand des vorbestimmten Grenzwertes unterschieden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein in Schritt
    • c) verwendeter Auswertealgorithmus verändert.
  • In dieser Ausführungsform erfolgt die beschriebene Analyse der Milch zuerst mit einem ersten Auswertealgorithmus und anschließend mit einem zweiten Auswertealgorithmus. Der Auswertealgorithmus kann beispielsweise durch ein Software-Update vom ersten Auswertealgorithmus zum zweiten Auswertealgorithmus verändert werden. Der erste Auswertealgorithmus und der zweite Auswertealgorithmus unterscheiden sich voneinander, beispielsweise hinsichtlich der detektierbaren Inhaltsstoffe der Milch und/oder hinsichtlich der erzielbaren Messgenauigkeit.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die folgenden Schritte zyklisch durchgeführt:
    1. A) Sammeln von Milch in dem Leitungsabschnitt,
    2. B) Analysieren der in dem Leitungsabschnitt befindlichen Milch gemäß den Schritten a) bis c),
    3. C) Auslassen der in Schritt B) analysierten Milch aus dem Leitungsabschnitt.
  • In dieser Ausführungsform wird die Milch in dem Leitungsabschnitt diskontinuierlich analysiert. Dazu wird der Milch in den Leitungsabschnitt eingeleitet und der Leitungsabschnitt so abgesperrt, dass sich die Milch in dem Leitungsabschnitt sammelt (Schritt A)). Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Absperrventil stromab des Leitungsabschnitts geschlossen wird. Sobald sich eine gewünschte Menge der Milch in dem Leitungsabschnitt gesammelt hat, kann diese Milch analysiert werden (Schritt B)). Dies kann besonders zuverlässig erfolgen, weil die Milch bei der Messung in Ruhe ist. Schritt B) wird vorzugsweise erst begonnen, nachdem Schritt A) abgeschlossen ist. Die Messzeit beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 Sekunden, insbesondere zwischen 1 und 2 Sekunden. Während der Messzeit ist der Leitungsabschnitt vorzugsweise abgesperrt. Die Milch ist entsprechend über die Messzeit in Ruhe. Nach der Analyse kann die Milch aus dem Leitungsabschnitt heraus geleitet werden (Schritt C)). Dazu kann beispielsweise die Absperrung wieder geöffnet werden. Schritt C) wird vorzugsweise erst begonnen, wenn Schritt B) abgeschlossen ist. Anschließend wiederholen sich die Schritte A) bis C). Dabei kann Schritt C) eines Zyklus mit Schritt A) des folgenden Zyklus zusammenfallen. So kann die analysierte Milch aus dem Leitungsabschnitt geleitet werden, indem die im folgenden Zyklus zu analysierende Milch in den Leitungsabschnitt eingeleitet wird.
  • Wird der in Schritt c) verwendeter Auswertealgorithmus verändert, erfolgt dies in dieser Ausführungsform vorzugsweise zwischen zwei Zyklen.
  • Die Schritte A) bis C) können wie beschrieben nacheinander durchgeführt werden. Insoweit kann die Milch diskontinuierlich analysiert werden. In einer alternativen Ausführungsform wird die Milch kontinuierlich analysiert. Dazu kann die Milch kontinuierlich gesammelt und ausgelassen werden. Im Ergebnis entspricht dies einer Stauung der Milch. So können ein Einlauf und/oder ein Auslauf des Leitungsabschnitts derart dimensioniert sein, dass die Strömung der Milch durch den Leitungsabschnitt verzögert wird. Dadurch kann eine besonders hohe Messgenauigkeit erzielt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Die Figuren und die darin dargestellten Größenverhältnisse sind nur schematisch. Es zeigen:
    • 1: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung,
    • 2: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung,
    • 3: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Analyse von Milch,
    • 4a,4b: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Analyse von Milch,
    • 5: eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Analyse von Milch,
    • 6: ein erstes Ablaufdiagramms eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Analyse von Milch,
    • 7: ein zweites Ablaufdiagramms eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Analyse von Milch,
    • 8: ein drittes Ablaufdiagramms eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Analyse von Milch.
  • 1 zeigt eine Anordnung 10 mit einer Melkeinrichtung 11 und einem Milchtank 12. Die Melkeinrichtung 11 ist durch eine Hauptleitung 7 mit dem Milchtank 12 verbunden. Parallel zur Hauptleitung 7 ist ein Abzweig 3 vorgesehen, der von der Hauptleitung 7 abzweigt und der wieder in die Hauptleitung 7 einmündet. In einem Leitungsabschnitt 2 des Abzweigs 3 kann die Milch analysiert werden. Die Melkeinrichtung 11 ist über den Abzweig 3 und insoweit über den Leitungsabschnitt 2 mit dem Milchtank 12 verbunden. Zur Analyse der Milch weist die Anordnung 10 eine Halogenlampe als Lichtquelleneinheit 4 auf, welche Licht mit einem kontinuierlichen Wellenlängenspektrum in den Leitungsabschnitt 2 aussendet. Weiterhin weist die Anordnung 10 eine Detektionseinheit 5 zur spektral aufgelösten Erfassung von Licht auf, welches aus dem Leitungsabschnitt 2 austritt. Die Detektionseinheit 5 ist mit einer Auswerteeinheit 6 verbunden, welche dazu eingerichtet ist, die Milch anhand von Signalen der Detektionseinheit 5 auf Inhaltsstoffe zu analysieren. Die Milch kann analysiert werden, wenn sie von der Melkeinrichtung 11 ausgehend durch den Leitungsabschnitt 2 hindurch geleitet wird. Bei der Analyse kann bestimmt werden, ob mindestens ein vorgegebener Bestandteil in der Milch einen jeweiligen Grenzwert überschreitet. Der Leitungsabschnitt 2, die Lichtquelleneinheit 4, die Detektionseinheit 5 und die Auswerteeinheit 6 bilden eine Vorrichtung 1 zur Analyse von Milch.
  • 2 zeigt eine Anordnung 10, welche der aus 1 ähnelt. Lediglich sind hier die Lichtquelleneinheit 4 und die Detektionseinheit 5 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Leitungsabschnitts 2 angeordnet. Gemäß 2 kann somit die Absorption von Licht gemessen werden, während gemäß 1 die Reflexion gemessen werden kann.
  • 3 zeigt einen Teil einer ersten Ausführungsform einer Anordnung 10 nach 1 oder 2. Aufgrund der nur schematischen Darstellung in den 1 und 2 können verschiedene Ausführungsformen von Melkständen 10 nach 1 und 2 ausgebildet sein. Gezeigt ist die Hauptleitung 7 mit einem Abzweig 3. Die Lichtquelleneinheit 4 und die Detektionseinheit 5 sind derart angeordnet, dass die Milch in einem Teil des Abzweigs 3 analysiert werden kann. Der Abzweig 3 stellt einen Leitungsabschnitt 2 dar. Der Abzweig 3 mündet über eine erste Öffnung 8 und eine zweite Öffnung 9 in die Hauptleitung 7. Die erste Öffnung 8 ist in einer Höhenrichtung z höher angeordnet als die zweite Öffnung 9. Eine gasförmige Komponente kann über die erste Öffnung 8 aus dem Abzweig 3 in die Hauptleitung 7 gelangen, während eine flüssige Komponente über die zweite Öffnung 9 aus dem Abzweig 3 in die Hauptleitung 7 gelangen kann.
  • 4a und 4b zeigen einen Teil einer zweiten Ausführungsform einer Anordnung 10 nach 1 oder 2. Gezeigt ist die Hauptleitung 7, die in dieser Darstellung von links nach rechts durchströmt wird. Der Leitungsabschnitt 2 in dem Abzweig 3 ist in dieser Ausgestaltung absperrbar. Dazu ist ein Absperrelement 13 vorgesehen. In 4a ist dieses geschlossen. Dadurch kann Milch in dem Leitungsabschnitt 2 gesammelt und darin analysiert werden. Nach Abschluss der Analyse kann das Absperrelement 13 geöffnet werden und die analysierte Milch so aus dem Leitungsabschnitt 2 geleitet werden. Gleichzeitig kann neue Milch in den Leitungsabschnitt 2 strömen. Durch erneutes Schließen des Absperrelements 13 kann diese neue Milch im Leitungsabschnitt 2 gesammelt werden. Diese Schritte können zyklisch wiederholt werden.
  • 5 zeigt einen Teil einer dritten Ausführungsform einer Anordnung 10 nach 1 oder 2. Gezeigt ist die Hauptleitung 7, welche hier eine Zyklongeometrie 15 umfasst und welche an ein Ventil 14 für ein Zitzengummi angebunden ist. Das Ventil 14 ist Teil der Melkeinrichtung 11. Die Zyklongeometrie 15 dient der Phasentrennung, beispielsweise von Luft, Schaum und Milch sowie einer Verzögerung der Strömung. Die Zyklongeometrie 15 hat mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass. Unterhalb der Hauptleitung 7 ist ein Messbereich 3 in einem Leitungsabschnitt 2 angeordnet. Der Messbereich 3 ist über ein transparentes Fenster 16 von außen optisch zugänglich.
  • 6 veranschaulicht ein Verfahren zur Analyse von Milch in einem Leitungsabschnitt 2, welches mit den zuvor gezeigten Vorrichtungen 1 und Anordnungen 10 durchgeführt werden kann. Das Verfahren umfasst:
    1. a) Einleiten von Licht in den Leitungsabschnitt 2,
    2. b) Spektral aufgelöstes Detektieren von Licht, welches aus dem Leitungsabschnitt 2 austritt,
    3. c) Analysieren der Milch auf Inhaltsstoffe anhand des gemäß Schritt b) detektierten Lichts.
  • 7 veranschaulicht eine Ausführungsform des Verfahrens aus 6, wobei der Auswertealgorithmus verändert wird. In dieser Ausführungsform erfolgt die beschriebene Analyse der Milch zuerst mit einem ersten Auswertealgorithmus und anschließend mit einem zweiten Auswertealgorithmus.
  • 8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Verfahrens aus 6, wobei die folgenden Schritte zyklisch durchgeführt werden:
    1. A) Sammeln von Milch in dem Leitungsabschnitt 2,
    2. B) Analysieren der in dem Leitungsabschnitt 2 befindlichen Milch gemäß den Schritten a) bis c),
    3. C) Auslassen der in Schritt B) analysierten Milch aus dem Leitungsabschnitt 2.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Leitungsabschnitt
    3
    Messbereich
    4
    Lichtquelleneinheit
    5
    Detektionseinheit
    6
    Auswerteeinheit
    7
    Hauptleitung
    8
    erste Öffnung
    9
    zweite Öffnung
    10
    Anordnung
    11
    Melkeinrichtung
    12
    Milchtank
    13
    Absperrelement
    14
    Ventil
    15
    Zyklongeometrie
    z
    Höhenrichtung

Claims (10)

  1. Vorrichtung (1) zur Analyse von Milch, umfassend: ■ einen Leitungsabschnitt (2) für die Milch, ■ eine Lichtquelleneinheit (4), welche Licht in den Leitungsabschnitt (2) aussendet, ■ eine Detektionseinheit (5) zur spektral aufgelösten Erfassung von Licht, welches aus dem Leitungsabschnitt (2) austritt, und insbesondere ■ eine Auswerteeinheit (6), welche dazu eingerichtet ist, die Milch anhand von Signalen der Detektionseinheit (5) auf Inhaltsstoffe zu analysieren.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Hauptleitung (7), wobei der Leitungsabschnitt (2) von der Hauptleitung (7) abzweigt und in die Hauptleitung (7) mündet.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei der Leitungsabschnitt (2) über eine erste Öffnung (8) und eine zweite Öffnung (9) in die Hauptleitung (7) mündet, und wobei die erste Öffnung (8) und die zweite Öffnung (9) in einer Höhenrichtung (z) voneinander beabstandet angeordnet sind.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelleneinheit (4) eine Glühemissionsquelle umfasst.
  5. Anordnung (10), umfassend: ■ eine Melkeinrichtung (11), ■ eine Vorrichtung (1) zur Analyse von Milch, umfassend ■ einen Leitungsabschnitt (2) für die Milch, ■ eine Lichtquelleneinheit (4), welche Licht in den Leitungsabschnitt (2) aussendet, ■ eine Detektionseinheit (5) zur spektral aufgelösten Erfassung von Licht, welches aus dem Leitungsabschnitt (2) austritt, ■ und insbesondere eine Auswerteeinheit (6), welche dazu eingerichtet ist, die Milch anhand von Signalen der Detektionseinheit (5) auf Inhaltsstoffe zu analysieren, wobei die Melkeinrichtung (11) mit dem Leitungsabschnitt (2) der Vorrichtung (1) verbunden ist.
  6. Anordnung (10) nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
  7. Verfahren zur Analyse von Milch in einem Leitungsabschnitt (2), umfassend: a) Einleiten von Licht in den Leitungsabschnitt (2), b) Spektral aufgelöstes Detektieren von Licht, welches aus dem Leitungsabschnitt (2) austritt, c) Analysieren der Milch auf Inhaltsstoffe anhand des gemäß Schritt b) detektierten Lichts.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei vor Schritt c) ein Auswertealgorithmus durch maschinelles Lernen erstellt wird, und wobei die Milch in Schritt c) unter Verwendung des Auswertealgorithmus analysiert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Milch von einer Melkeinrichtung (11) ausgehend durch den Leitungsabschnitt (2) hindurch geleitet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die folgenden Schritte zyklisch durchgeführt werden: A) Sammeln von Milch in dem Leitungsabschnitt (2), B) Analysieren der in dem Leitungsabschnitt (2) befindlichen Milch gemäß den Schritten a) bis c), C) Auslassen der in Schritt B) analysierten Milch aus dem Leitungsabschnitt (2).
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