DE3805985A1

DE3805985A1 - Verfahren zur gewinnung von fluessigkeitsproben, insbesondere milchproben

Info

Publication number: DE3805985A1
Application number: DE19883805985
Authority: DE
Inventors: Hans Otto Dipl Ing Mieth
Original assignee: Otto Tuchenhagen GmbH and Co KG
Current assignee: Otto Tuchenhagen GmbH and Co KG
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1988-02-25
Publication date: 1989-08-31
Also published as: DE3805985C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Flüssigkeitsproben, insbesondere Milchproben, aus einer von einem Anlieferungsbehälter zu einem Sammelbehälter führenden Förderleitung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein Verfahren der einleitend gekennzeichneten Gattung ist aus der europäischen Patentanmeldung 02 23 190 bekannt. Beim bekannten Verfahren wird in einem ersten Zeitabschnitt ein mit einem konstanten Teilungsverhältnis aus einem Teil des zu überführenden Gesamtvolumens gewonnenes Grundvolumen in das Probenvorlaufgefäß überführt. Anschließend wird in dem zweiten Zeitabschnitt das Grundvolumen, mit dem das Probenvorlaufgefäß jeweils gefüllt ist, konstant gehalten, wobei ein mit einem stetig kleiner werdenden Teilungsverhältnis gewonnener Probevolumenstrom fortlaufend aus der Förderleitung abgezweigt und mit dem Grundvolumen vermischt, und ein Volumenstrom, der dem in das Grundvolumen abgezweigten Volumenstrom mengenmäßig entspricht, fortlaufend aus dem Grundvolumen abgeführt wird. Das Teilungsverhältnis bestimmt sich dabei derart, daß zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Übernahme des Gesamtvolumens die für dieses Volumen repräsentative Konzentration der Inhaltsstoffe im Anlieferungsbehälter im Probenvorlaufgefäß abgebildet ist.

Das bekannte Verfahren erfordert zur Bestimmung des stetig kleiner werdenden Teilungsverhältnisses zu jedem Zeitpunkt Kenntnis des bis zu diesem Zeitpunkt bereits überführten Gesamtvolumens. Die in dem Annahmesystem installierte Volumenmeßeinrichtung ist in der Regel hinter dem sogenannten Luftabscheider angeordnet und liefert daher eine exakte Information über den zeitlichen Verlauf des überführten Volumens nur dann, wenn die der Volumenmeßeinrichtung vorgeschalteten Einrichtungen keine Volumina speichern können. Da dieser Sachverhalt in der Regel nicht gegeben ist, erfordert das bekannte Verfahren eine zusätzliche Einrichtung zur Erfassung des Volumens im Bereich des Probenabzweiges.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Gewinnung von Flüssigkeitsproben, insbesondere Milchproben, zu schaffen, mit dem die gleichen Vorteile wie beim Verfahren gemäß EP 02 23 190 erreicht werden, ohne daß jedoch zu jedem Zeitpunkt die Ermittlung des bis zu diesem Zeitpunkt überführten Volumens erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Das Probenvorlaufgefäß verhält sich in den einzelnen Teilschritten des zweiten Zeitabschnittes wie ein diskontinuierlich betriebener Rührkessel mit einem Grundvolumen V*, dem über eine Zulaufleitung ein diskretes Probevolumen Δ V* zugeführt wird. Diese Probevolumina Δ V* sind für jeden Teilschritt gleich groß, sie werden dem Grundvolumen V* zugegeben und mit diesem ideal vermischt. Vor der Zugabe des nächsten Probevolumens Δ V* wird zunächst das gesamte Probevolumen V*+Δ V* auf das Grundvolumen V* reduziert. Das Teilungsverhältnis wird in den einzelnen Teilschritten des zweiten Zeitabschnittes gemäß der angegebenen Gesetzmäßigkeit von Schritt zu Schritt kleiner; es ist jedoch nur von den einmal zu wählenden Systemparametern, wie Grundvolumen V*, beliebig wählbares Abtankvolumen Δ V₁ im ersten Teilschritt des zweiten Zeitabschnittes und Teilungsverhältnis C₀ im ersten Zeitabschnitt, abhängig. Es ist nicht mehr, wie beim bekannten Verfahren gemäß EP 02 23 190, vom bis zum jeweils betrachteten Zeitpunkt überführten, unmittelbar meßtechnisch ermittelten Gesamtvolumen abhängig. Die mittelbare Zuordnung zwischen Teilungsverhältnis und dem jeweils überführten Gesamtvolumen ist dennoch eindeutig über das bis zu diesem Zeitpunkt gewonnene Probevolumen gegeben, welches sich aus dem Grundvolumen V* und einer aus der Anzahl der Teilschritte im zweiten Zeitabschnitt bestimmten gleichen Anzahl gleich großer Probevolumina Δ V* zusammensetzt. Darüber hinaus ergeben sich durch das vorgeschlagene sogenannte "absatzweise Rührkesselverfahren" mit einem realen Rührkessel ideale Durchmischungsverhältnisse.

Wird das Teilungsverhältnis in den einzelnen Teilschritten des zweiten Zeitabschnittes gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens bestimmt, so gelingt es, ohne meßtechnische Ermittlung des jeweils überführten Gesamtvolumens, zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Übernahme eines bestimmten Volumens die für dieses Volumen repräsentative Konzentration der Inhaltsstoffe im Anlieferungsbehälter im Probenvorlaufgefäß, dem diskontinuierlich betriebenen Rührkessel, abzubilden. Selbstverständlich muß hinsichtlich der gegenständlichen Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens sichergestellt sein, daß die nacheinander in den einzelnen Teilschritten abgezweigten Probevolumina Δ V* volumenmäßig abgegrenzt und nacheinander, wie dies das erfindungsgemäße Verfahren vorsieht, behandelt werden können.

Während ein Probevolumen Δ V* eines bestimmten Teilschrittes in das Grundvolumen überführt und mit diesem vermischt wird, muß das im nachfolgenden Teilschritt anfallende Probevolumen Δ V* in einem bereitgestellten Behältnis bevorratet werden, bis das gesamte Rührkesselvolumen V*+Δ V* auf das Grundvolumen V* reduziert ist. Zur gerätetechnischen Realisierung eines derartigen Behältnisses bietet sich beispielsweise ein kippbar ausgestalteter Behälter an, der einerseits ein in einem bestimmten Teilschritt gewonnenes Probevolumen Δ V* in den Rührkessel mit seinem Grundvolumen V* überführen kann und der andererseits gleichzeitig einen weiteren Raum für das in dem nachfolgenden Teilschritt abzuzweigende Probevolumen Δ V* bereithält.

Das Vollwerden eines solchen Probevolumenbehälters bei einem für die jeweilige Phase des Verfahrensablaufes gültigen Teilungsverhältnis signalisiert die Einleitung des nächsten Schrittes des Verfahrens und ersetzt somit die beim kontinuierlichen Verfahren gemäß EP 02 23 290 erforderliche permanente Messung des überführten Gesamtvolumens. Der Probevolumenbehälter wird, gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens, auch derart bemessen, daß er einen ganzzahligen Teil eines Probevolumens Δ V* aufnehmen kann. Durch diese Maßnahme gelingt ein rascher Übergang von einem großen Teilungsverhältnis im ersten auf ein relativ viel kleineres bereits im zweiten Teilschritt.

Gemäß der vorstehend vorgeschlagenen Ausgestaltung des Verfahrens ist das Teilungsverhältnis des ersten Teilschrittes des zweiten Zeitabschnittes dem Teilungsverhältnis im ersten Zeitabschnitt gleich. Erst im zweiten Teilschritt muß das Teilungsverhältnis reduziert werden. Das abzutankende Volumen wird von Teilschritt zu Teilschritt größer, da das Teilungsverhältnis von Teilschritt zu Teilschritt reduziert wird, und das abzuzweigende Probevolumen Δ V* für alle Teilschritte gleichbleibt. Dies bedeutet allerdings, daß der zweite Teilschritt zeitlich so zu bemessen ist, daß es zeitlich möglich wird, das Probevolumen Δ V* des ersten Teilschrittes in den Rührkessel zu überführen, mit dessen Grundvolumen zu vermischen und anschließend das gesamte Probevolumen V*+Δ V* auf das Grundvolumen V* zu reduzieren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Skizze zur Erläuterung der Modellbildung für die rechnerische Ermittlung des Teilungsverhältnisses nach dem Verfahren gemäß der Erfindung,

Fig. 2 den Verlauf des Probevolumens im Rührkessel in Abhängigkeit vom abgetankten Volumen und

Fig. 3 den Verlauf des Teilungsverhältnisses in Abhängigkeit vom abgetankten Volumen.

Die dem Verfahren gemäß der Erfindung zugrundeliegenden theoretischen Überlegungen werden anhand der Fig. 1 bis 3 qualitativ erläutert. In einem Anlieferungsbehälter 1 liegt ein Gesamtvolumen V vor, welches sich, wie dargestellt, aus den Teilvolumina V₀, Δ V₁, Δ V₂ und Δ V₃ zusammensetzt. Aus einer Förderleitung 3 wird ein dem überführten Volumen proportionales Volumen abgezweigt. Die Überführung des Volumens V₀ im ersten Zeitabschnitt I ergibt über ein Teilungsverhältnis C₀ (vergleiche Fig. 3) in einem Probenvorlaufgefäß 2, einem sogenannten Rührkessel, ein Grundvolumen V* (vergleiche Fig. 1 und 2).

Im zweiten Zeitabschnitt II (vergleiche Fig. 3) wird nun in einem ersten Teilschritt ein Volumen Δ V₁ überführt. Da erfindungsgemäß in diesem ersten Teilschritt das gleiche Teilungsverhältnis C₀ gilt, mit welchem auch das Grundvolumen V* im ersten Zeitabschnitt I befüllt wurde, ist der Zusammenhang zwischen dem abzutankenden Volumen Δ V₁ und dem Probevolumen Δ V* gegeben. Das Probevolumen Δ V* des ersten Teilschrittes wird in das Probenvorlaufgefäß mit seinem Grundvolumen V* überführt und mit diesem vermischt (vergleiche Fig. 1 und 2).

Anschließend erfolgt eine Reduzierung des gesamten Probevolumens V*+Δ V* auf das Grundvolumen V* (Fig. 2).

Nunmehr kann das im zweiten Teilschritt des Zeitabschnittes II mit einem kleineren Teilungsverhältnis durch Überführung des Volumens Δ V₂ gewonnenes Probevolumen Δ V* in das Probenvorlaufgefäß 2 übergeführt und mit dessen Inhalt durchmischt werden. Anschließend erfolgt wieder eine Reduzierung des gesamten Probevolumens V*+Δ V* auf das Grundvolumen V* (Fig. 2).

Das Verfahren setzt sich in der vorstehend beschriebenen Weise durch Abtanken des Volumens Δ V₃ und gegebenenfalls weiterer Volumina fort. Die Teilungsverhältnisse C werden dabei von Teilschritt zu Teilschritt kleiner, so daß bei konstantem Probevolumen Δ V* die jeweils abzutankenden Volumina Δ V von Teilschritt zu Teilschritt größer werden.

Der stetige Verlauf des Teilungsverhältnisses im Zeitabschnitt II der Fig. 3 stellt das volumenabhängige Teilungsverhältnis des bekannten Verfahrens dar. Wird das Teilungsverhältnis nach der vorgeschlagenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt (treppenförmiger Verlauf), dann werden die gleichen Vorteile wie beim Verfahren gemäß EP 02 23 190 erreicht, ohne daß jedoch zu jedem Zeitpunkt die Ermittlung des bis zu diesem Zeitpunkt überführten Volumens V erforderlich ist. Das in einem bestimmten Teilschritt zwangsläufig zu überführende Volumen ergibt sich aus dem im vorhinein bekannten bzw. berechenbaren Teilungsverhältnis und der Festlegung des Probevolumens Δ V* (Systemparameter). Die Teilungsverhältnisse in den einzelnen Teilschritten des Zeitabschnittes II ergeben sich aus den in Anspruch 2 angegebenen Berechnungsgleichungen.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von Flüssigkeitsproben, insbesondere Milchproben, aus einer von einem Anlieferungsbehälter zu einem Sammelbehälter führenden Förderleitung, bei dem jeweils während der Überführung eines zu prüfenden Flüssigkeitsvolumens aus der Förderleitung ein dem überführten Gesamtvolumen proportionales Volumen abgezweigt, in einem Probenvorlaufgefäß gesammelt und gemischt und bei Beendigung der Überführung in ein vom Gesamtvolumen unabhängiges Probe- und in ein Restvolumen unterteilt wird, von denen das Probevolumen in ein Probegefäß und das Restvolumen in den Sammelbehälter abgeführt werden, und bei dem das Abzweigen in das Probenvorlaufgefäß in zwei Zeitabschnitten, in denen jeweils verschiedene Teilungsverhältnisse wirksam sind, erfolgt, wobei am Ende des ersten Zeitabschnittes ein mit einem konstanten Teilungsverhältnis aus einem Teil des zu überführenden Gesamtvolumens gewonnenes Grundvolumen in das Probenvorlaufgefäß überführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) in dem nachfolgenden zweiten Zeitabschnitt in aufeinanderfolgenden Teilschritten jeweils gleich große Probevolumina Δ V* über von Teilschritt zu Teilschritt sprunghaft kleiner werdende Teilungsverhältnisse C abgezweigt werden, wobei
b) jedes Probevolumen Δ V* eines Teilschrittes dem Grundvolumen V* zugegeben und mit diesem vermischt und
c) vor der Zugabe des nächsten Probevolumens Δ V* zunächst das gesamte Probevolumen V*+Δ V* auf das Grundvolumen V* reduziert wird, und daß
d) sich das Teilungsverhältnis C für jeden Teilschritt jeweils derart diskret bestimmt, daß zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Übernahme des Gesamtvolumens V die für dieses Volumen repräsentative Konzentration der Inhaltsstoffe im Anlieferungsbehälter im insgesamt abgezweigten Probevolumen abgebildet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Teilungsverhältnis C( Δ V) und das jeweils überführte Volumen Δ V im zweiten Zeitabschnitt nach folgenden Beziehungen bestimmt: Teilschritt 1:C( Δ V₁) = C₀
Δ V₁: beliebig festzulegen
Δ V* = C₀Δ V₁Teilschritt n2:

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine kipp-schwenk-, dreh- oder verschiebbare, aus wenigstens zwei Behältnissen bestehende Probebehälteranordnung vorgesehen ist und
daß ein Behältnis in das Probenvorlaufgefäß entleert wird, während ein anderes Behältnis zur Bevorratung des nachfolgenden Probevolumens bereitsteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse jeweils ein Probevolumen Δ V* eines Teilschrittes aufnehmen können.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse jeweils ganzzahlige Teile eines Probevolumens Δ V* eines Teilschrittes aufnehmen können.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vollwerden eines Behältnisses die Einleitung des nächsten Teilschrittes des Verfahrens signalisiert und in Gang setzt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aufeinanderfolgende Vollwerden einer vorbestimmten Anzahl von Behältnissen die Einleitung des nächsten Teilschrittes des Verfahrens signalisiert und in Gang setzt.