Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewertung der Qualität
von Kaffeebohnen, insbesondere von rohen Kaffeebohnen.
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Eine Kaffeebeere wird mit anderen Namen auch Kirsche genannt, und hat eine
fleischige oder fruchtfleischige Hülse auf der Außenseite und ein Sarcokarp
auf der Innenseite. Des weiteren hat die Kaffeebeere ein Endokarp und eine
Silberhaut, und ein Albumin im extremen Mittelpunkt. Rohe Kaffeebohnen, die
generell unter kommerziellen Transaktionen im Umlauf sind, sind jene, von
denen leichte Teile des Endokarp und der Silberhaut leicht entfernt sind,
wobei der Feuchtigkeitsgehalt der rohen Kaffeebohnen 13 bis 15% beträgt.
Die rohen Kaffeebohnen haben hohe oder starke Viskosität und Elastizität,
und es ist schwierig die rohen Kaffeebohnen gleichförmig zu pulverisieren.
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Generell erhältliche Kaffeebohnen sind jene, bei denen das Fleisch von einer
komplett reifen Kaffeefrucht entfernt wurde, wobei getrocknete und
ausgesuchte Samen (rohe Kaffeebohnen) geröstet wurden. Man sagt daß der
Geschmack von Kaffee, wie z.B. die Säure, die Bitterheit und der Geruch oder
das Aroma von unterschiedlichen Konditionen des Röstens abhängt.
Andererseits jedoch ist es ebenfalls bekannt, daß beachtliche Unterschiede im
Geschmack durch die Qualität der rohen Kaffeebohnen erzeugt werden, bedingt
durch Unterschiede in der Art und der Kultivation des Kaffees. Wobei der
Geschmack und die Geschmacksrichtung des Kaffees hauptsächlich durch die
Differenz in der Qualität und den Röstungskonditionen der rohen Bohnen
entschieden werden, aber wenn die Röstungskonditionen dieselben sind, ist
der Geschmack des Kaffees im wesentlichen entschieden durch die Qualität
der rohen Bohnen.
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In diesem Zusammenhang basiert konventionell die Beurteilung des
Geschmackes des Kaffees auf einer sogenannten Sinnesuntersuchung, in der
geröstete Bohnen pulverisiert werden, heißes Wasser den pulverisierten
Bohnen hinzugefügt wird, und Bediener tatsächlich das Wasser probieren.
Dem entsprechend ist für eine völlig gerechte Beurteilung eine Vielzahl an
Bedienern und eine lange Zeit notwendig. Des weiteren, da die Beurteilung
auf der Basis des Gaumens oder des Geschmackes durchgeführt wird, welche
individuelle Differenzen haben, ist es schwierig zu sagen, daß die Beurteilung
effektiv und unveränderlich ist.
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Es wird ebenfalls vorgenommen, daß Koffein aus den gerösteten
Kaffeebohnen entzogen wird, und daß der Gehalt an Koffein chemisch gemessen
wird. Dies ist nicht eine Abschätzung der Qualität per se der Kaffeebohnen.
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Zusammenfassend ist der derzeitige Zustand der, daß kein Versuch oder
Bemühung unternommen wird, um Messungen oder Abschätzungen im
Stadion der rohen Kaffeebohnen durchzuführen. Folgende Tabelle zeigt
wissenschaftliche Messungen und Analysen von chemischen Komponenten
roher Kaffeebohnen und gerösteter Kaffeebohnen.
Proteine
Rohrzucker
Chlorogensäure
Koffein
Trigonelin
Harz
reduzierender Zucker
Hämizellulose
Zellulose
Lignin
unbekannte Komponenten
rohe Bohnen
geröstete Bohnen
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Entsprechend der oberen Tabelle versteht man, daß die Komponenten, die
deutlich reduziert wurden nachdem sie geröstet worden sind, Protein,
Rohrzucker und Chlorogensäure sind. Es wird in Erwägung gezogen, daß diese drei
Komponenten die Hauptelemente sind, die den Geschmack und die
Geschmacksrichtung durch Hitzereaktion zur Zeit des Röstens erzeugen.
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EP-A-0 240 185 offenbart eine Vorrichtung zur Bewertung der Qualität von
Reiskörnern, wobei von den Körnern reflektiertes nahes Infrarotlicht erfaßt,
und auf eine Steuerungseinrichtung angewandt wird. Berechnungen
verschiedener physikalischer Qualitäten werden durchgeführt durch eine
Berechnungseinrichtung, welche eine in einer Speichereinrichtung gespeicherte
Daten verwendet, wobei beide Einrichtungen einen Teil der
Steuerungseinrichtung bilden.
Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung bereitzustellen zur
Bewertung der Qualität von rohen Kaffeebohnen, welche den Gehalt messen kann
von zumindest einer Komponente, die in den rohen Kaffeebohnen für einen
kurzen Zeitraum enthalten ist, um somit einen objektiven
qualitätsabschätzenden Wert der rohen Kaffeebohnen zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung bereitgestellt zur Bewertung der
Qualität von rohen Kaffeebohnen mit:
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- Pulverisierungseinrichtungen zur Pulverisierung der rohen Kaffeebohnen
um Kaffeepulverproben zu bilden;
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- einem Probenbehälter, welcher an einer vorbestimmten Meßposition
angeordnet ist, wobei die zu bewertende Kaffeepulverprobe darin
enthalten ist;
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- einem nahes Infrarotspektrometer mit einer Lichtquelle zum Anwenden
von Licht auf die Kaffeepulverprobe,
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- optischen Einrichtungen, welche zwischen der Lichtquelle und der
Kaffeepulverprobe angeordnet sind, um den Durchgang von dem nahen
Infrarotlichtstrahl mit einer spezifischen Wellenlänge des Lichtes aus
der Lichtquelle zu erlauben, und
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- Lichtintensitätserfassungseinrichtungen zur Erfassung der
Lichtintensität des Lichtes, welches durch die Kaffeepulverprobe reflektiert
und/oder transmittiert wurde, um ein der Lichtintensität entsprechendes
bzw. für die Lichtintensität kennzeichnendes Signal zu generieren,
wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch
Steuerungseinrichtungen, welche Speichereinrichtungen besitzen, zum darin speichern von
zumindest einem charakteristischen Koeffizienten in Bezug auf die
physikalische Charakteristik der Kaffeebohne, darunter Protein, Harz,
Feuchtigkeit, Rohrzucker, Koffein und Chlorogensäure, und zumindest
einem charakteristischen Koeffizienten in Bezug auf die
Sinnescharakteristik ausgewählt aus Säure, Bitterkeit, Süße, Aroma und Körper, und
einem Bewertungskoeffizienten für die Kaffeepulverprobe, und
Berechnungseinrichtungen zur Berechnung von zumindest einem
physikalischcharakteristischen Wert, und zumindest einem sinnescharakteristischen
Wert, und dem Bewertungswert der rohen Kaffeebohne, auf Grundlage
der gespeicherten Koeffizienten und dem Signale aus den
Leuchtintensitätserfassungseinrichtungen.
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Gemäß der Bewertungsvorrichtung der Erfindung ist es nicht notwendig, von
Sinnesuntersuchungen, mittels des Gaumens oder Geschmackes eines
Bedieners abzuhängen, welcher individuelle Unterschiede hat, oder von einer
chemisch quantitativen Analyse, welche beachtliche Fähigkeiten bzw. Kenntnisse
erfordert, oder von ähnlichem. Jedermann kann exakte Bewertungswerte der
Kaffeepulverprobe einfach und für einen kurzen Zeitraum erhalten.
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Bevorzugt umfassen die Pulverisierungseinrichtungen ein perforiertes Glied
und eine Vielzahl von drehbaren Klingeneinrichtungen zum Zerstreuen und
Wegblasen des groben Pulvers gegen das perforierte Glied, um die
Kaffeepulverprobe
zu veranlassen durch die Perforationen des perforierten Gliedes zu
treten, wodurch die Kaffeepulverprobe gebildet wird. Somit kann die
Kaffeepulverprobe in der Korn bzw. Partikelgröße vereinheitlicht werden und kann
in der Verteilung der Korngröße gemittelt werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
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Fig. 1 ist eine partiell aufgebrochene Vorderaufsicht einer Vorrichtung zur
Bewertung der Qualität von rohen Kaffeebohnen gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, entlang der Linie II-II in Fig. 1,
die ein nahes Infrarotspektrometer im Detail zeigt, das in Fig. 1 dargestellt ist;
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Fig. 3 ist ein Graph der Absorptionskurven, der die Beziehung bezüglich
verschiedener Kaffeebohnen zwischen der Wellenlänge des nahen
Infrarotlichtstrahls und der Absorption zeigt;
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Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht von in Fig. 1 gezeigten
Transporteinrichtungen,zum Hin- und Herbewegen bzw. Abwechseln eines
Probenbehälters zwischen einer Befüllungsposition und einer Meßposition;
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Fig. 5 ist eine vordere Aufrißansicht der in Fig. 1 gezeigten
Bewertungsvorrichtung;
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Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer Steuerungseinheit die, in die in Fig. 1
gezeigte Bewertungsvorrichtung eingebaut ist;
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Fig. 7a bis 7c sind Flußdiagramme, die den Betrieb der
Bewertungsvorrichtung, die in Fig. 1 illustriert ist, zeigen;
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Fig. 8 ist eine teilweise aufgebrochene Vorderaufrißansicht einer
Probenpulverisierungsausrüstung;
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Fig. 9 ist eine teilweise aufgebrochene Plan-Aufsicht der
Probenpulverisierungsausrüstung, die in Fig. 8 gezeigt ist; und
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Fig. 10 ist eine von rechts gesehene Seitenaufrißansicht auf die
Probenpulverisierungsausrüstung, die in Fig. 8 gezeigt ist.
Ausführliche Beschreibung
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Die Erfindung wird nun beschrieben, anhand mehrerer Beispiele, mit
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
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Bezugnehmend erstens auf die Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Bewertung der
Qualität von rohen Kaffeebohnen, gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung schematisch illustriert. Die Bewertungsvorrichtung umfaßt eine Kammer
1 üblicherweise in Form eines rechteckigen Parallelepipedes, welcher darin
eine Meßkammer 2 definiert. Ein Probenbehälter 3 mit einer durchsichtigen
Bodenwand wird durch eine Halterung 4, in einer vorbestimmten Meßposition,
in einem unteren Abschnitt der Meßkammer 2 gehalten. Der Probenbehälter
3 hat in sich eine zu bewertende Kaffeepulverprobe 5 aufgenommen, welche
gemahlen oder pulverisiert wurde, um eine Partikelgröße kleiner gleich 500
um zu haben, bevorzugt etwa 50 um. Eine vorbestimmte oder konstante
Menge an Kaffeepulverprobe 5 ist angeordnet, um in den Probenbehälter 3
gefüllt zu werden.
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Integriert in die Meßkammer 2 ist ein nahes Infrarotspektrometer, generell
gekennzeichnet durch das Bezugszeichen 10 in den Fig. 1 und 2. Das nahe
Infrarotspektrometer 10 umfaßt eine Lichtquelle 11, z.B. eine Halogenlampe,
welche an der Rückwand der Kammer 1 in einem oberen Abschnitt der
Meßkammer
2 angebracht ist. Ein hexagonaler reflektierender Spiegel 12 ist so
hinsichtlich der Lichtquelle 11 angeordnet, daß das Licht von der Lichtquelle
11 in jede gewünschte Richtung reflektiert wird. Eine optische
Filteranordnung 13, welcher die optischen Einrichtungen darstellt, ist antreibbar mit
einem Schrittmotor 14 verbunden, welcher an der Rückwand der Kammer 1
angebracht ist. Die optische Filteranordnung 13 ist aus 6 optischen Filtern
13a bis 13f zusammengesetzt, welche auswechselbar, und in Form eines
regulären Hexagons angeordnet sind, um den reflektierenden Spiegel 12. Die
optische Filteranordnung 13 hat des weiteren weitere 4 Filter 13g bis 13j,
welche getrennt vorbereitet sind, wobei jeder von ihnen an dem Körper der
Filteranordnung 13 angebracht wird, als Ersatz für jeden der Filter 13a bis
13f. Die zehn Filter 13a bis 13j haben jeweils Wellenlängenbänder, welche in
einem Bereich von 1100 nm bis 2500 nm liegen.
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Die optische Filteranordnung 13 wird winkelförmig schrittweise durch den
Schrittmotor 14, um einen vorbestimmten Winkel bewegt, so daß ein Filter
ausgewählt aus den 6 und 4 optischen Filtern 13a bis 13f und 13g bis 13j
mit der optischen Achse des Lichtes aus der Lichtquelle 11 ausgerichtet
werden kann, so daß es möglich ist, optional einen Schnittwinkel zwischen
der Fläche des gewählten optischen Filters und der optischen Achse des
Lichtes aus der Lichtquelle 11,einzustellen.
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Z.B. der erste 13a der optischen Filter hat eine nominelle Wellenlänge von
etwa 1680 nm; der zweite 13b von etwa 1818 nm; der dritte 13c von etwa
1840 nm; der vierte 13d von etwa 1904 nm; der fünfte 13e von etwa 1940
nm; der sechste 13f von etwa 2100 nm, der siebte 13g von etwa 2180 nm;
der achte 13h von etwa 2190 nm; der neunte 13i von etwa 2230 nm; und
der zehnte 13j von etwa 2310 nm. Eine "nominelle Wellenlänge" ist die
maximale durchtretende Wellenlänge des nahen Infrarotlichtstrahles, welche
durch einen optischen Filter tritt, wenn die optische Achse des benannten
Lichtstrahles einen rechten Winkel zu der Fläche des optischen Filters bildet.
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Die erforderlichen physikalischen Eigenschaften für die optischen Filter 13a
bis 13j werden nun beschrieben mit Bezugnahme auf Fig. 3, welche ein
Graph von Absorptionskurven ist, und die Beziehung zeigt zwischen den
Wellenlängen von leuchtendem Lichtstrahl und der Absorption zu der Zeit,
wenn das nahe Infrarotlichtstrahl, dessen Wellenlänge kontinuierlich verändert
wird, auf verschiedene Proben Kaffeebohnen angewendet ist. Die Absorption
ist der gemeinsame bzw. natürliche Logarithmus der Referenz Lichtintensität
(gesamte Lichtintensität) I&sub0; des leuchtenden Lichtstrahls durch die
Lichtintensität I des Lichtstrahles, der reflektiert von oder transmittiert durch die
Kaffeebohnenprobe ist, das ist log I&sub0;/I. Die Kurven a, b und c, dargestellt
jeweils durch durchgehende gepunktete und gestrichelte Linien repräsentieren
verschiedene Kaffeebohnen. Es wird aus Fig. 3 leicht zu sehen sein, daß die
kurze Wellenlänge des nahen Infrarotlichtes unterhalb 1100 nm, ein Bereich
niedriger Absorption ist, in der nur geringe Unterschiede in der Absorption
sind, daß die langen Wellenlängen des nahen Infrarot, größer gleich 1100 nm
bis kleiner gleich 2500 nm ein Bereich hoher Absorptionist, in dem
bemerkbare Unterschiede in der Absorption festgestellt werden und zwar, durch
Unterschiede in dem Gehalt verschiedener Komponenten der
Probenkaffeebohne wobei 1100 nm als Trennlinie dient. Die vorliegende Erfindung
verwendet dieses Phänomen oder diese Eigenschaften zum Bewerten der
Qualität von rohen Kaffeebohnen. Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2, umfaßt das
nahe Infrarotspektrometer 10 des weiteren ein Schlitzglied 21, angeordnet
unterhalb der optischen Filteranordnung 13, und eine integrierende Kugel 22,
angeordnet unterhalb des Schlitzgliedes 21. Die integrierende Kugel 22 ist mit
einem Lichtaufnahmefenster 23 versehen, welches sich an dem Schlitzglied
21 öffnet, und ein Meßfenster 24 dem Lichtaufnahmefenster 23 diametral
entgegengesetzt angeordnet und an der benannten Meßposition geöffnet. Das
Meßfenster 24 ist durch eine transparente Platte 25, z.B. Silikatglas oder
ähnliches dicht verschlossen, um zu vermeiden, daß Dreck oder Staub in die
integrierende Kugel 22 eintreten kann. Ein Paar
Lichtintensitätserfassungselemente 26 und 27 sind fest innerhalb der Integrationskugel 22 in jeweils
zueinander symmetrischen Positionen in Bezug auf das Meßfenster 24
angeordnet.
Ein weiteres Lichtintensitätserfassungselement 28 ist fest in einer
Meßposition auf einem Stützstab 29 gestützt.
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Das Licht aus der Lichtquelle 11 wird zu einem monochromatischen nahen
infrarot Lichtstrahl mit einer spezifischen Wellenlänge nach dem Durchgang
durch einen Filter ausgewählt aus 6 und 4 optischen Filtern 13a bis 13f und
13g bis 13j, und betritt die integrierende Kugel 22 durch das
Lichtaufnahmefenster 23 derselben. Der monochromatische nahe infrarot Lichtstrahl, der die
integrierende Kugel 22 betreten hat, wird innerhalb des Probenbehälters 3,
durch die transparente Platte 25, welche das Meßfenster 24 schließt vertikal
auf die Kaffeepulverprobe 5 angewendet. Ein Teil des in die integrierende
Kugel 22 eingetretenen Lichtes wird von der Kaffeepulverprobe 5 reflektiert,
wird dann von der inneren Wandoberfläche der Integrationskugel 22
reflektiert und erreicht schließlich ein Paar Lichtintensitätserfassungselemente 26
und 27. Somit wird die Lichtintensität des reflektierten Lichtes durch die
Elemente 26 und 27 erfaßt. Zusätzlich, transmittiert der verbleibende Teil des
Lichtes, das in die integrierende Kugel 22 eingetreten ist, durch die
Kaffeepulverprobe 5 und die transparente Bodenwand des Probenbehälters 3, und
erreicht das Lichtintensitätserfassungselement 28. Somit wird die
Lichtintensität des transmittierten Lichtes durch das Element 28 erfaßt.
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Wie in Fig. 1 angedeutet ist, ist ein Probenliefermechanismus, generell
angedeutet durch die Bezugszeichen 30, am rechten Ende der Kammer 1
integriert. Der Probenliefermechanismus 30 umfaßt einen Einfülltrichter 31,
angebracht an einem oberen Abschnitt des rechten Endes der Kammer 1. Der
Einfülltrichter 31 ist an seinem Boden mit einer Austrittsöffnung 32 versehen,
angepaßt durch einen gleitbaren Verschluß 33 geöffnet und geschlossen zu
werden. Ein Magnetspulenantrieb bzw. Magnetbetätigungsglied 35 ist an der
Seitenwand des Einfülltrichters 31 angebracht, und ist verbunden mit dem
Verschluß 33 um denselben zum Öffnen und Schließen der Austrittsöffnung
32 zu schieben. Ein Höhensensor 36 ist an der Seitenwand des
Einfülltrichters 31 angebracht, um die Höhe der in dem Einfülltrichter 31
aufgenommenen
rohen Kaffeebohnen, die pulverisiert oder gemahlen werden sollen, zu
erfassen.
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Eine Pulverisierungseinrichtung ist in der Pulverisierungskammer 37 unterhalb
der Austrittsöffnung 32 angeordnet. Die Pulverisierungseinrichtung umfaßt
ein erstes Paar grober Mahlwalzen 38 und 39, drehbar um ihre jeweiligen
Rotationsachsen, die parallel beabstandet zueinander angeordnet sind. Jede
der Walzen 38 und 39 hat eine aufgeraute Manteloberfläche. Die
Pulverisierungseinrichtung beinhaltet des weiteren ein zweites Paar fein mahlende
Walzen 41 und 42, drehbar unterhalb von dem ersten Paar grober
Mahlwalzen 38 und 39 angeordnet. Das zweite Paar von feinen Mahlwalzen 41 und
42 hat ihre Achsen jeweils parallel zueinander beabstandet, und jede Walze
41, 42 hat eine glatte Manteloberfläche.
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Die Walze 38 des ersten Paares der groben Walzen ist antreibend mit der
Walze 41 des zweiten Paares der feinen Walzen, mittels Zahnrädern, Riemen
oder ähnlichem verbunden. Die Walze 41 des zweiten Paares der feinen
Walzen ist antreibend mit einem Motor 43, der fest an der Seitenwand der
Kammer 1 angebracht ist, mit einem Riemen 44 verbunden. Somit wird,
wenn die Walze 41 des zweiten Paares der feinen Walzen durch den Motor
43 gedreht wird, ebenfalls die Walze 38 des ersten Paares der groben
Walzen, die antreibend mit der Walze 41 verbunden ist, gedreht. Während der
Drehung des ersten Paares der groben Mahlwalzen 38 und 39 werden die
rohen Kaffeebohnen, die durch die Austrittsöffnung 32 des Einfülltrichters 31
zu dem Walzenspalt zwischen ihnen geliefert wurde, grob pulverisiert.
Bevorzugt sind die Endokarpen von den rohen Kaffeebohnen entfernt, wenn die
rohen Kaffeebohnen zu dem Walzenspalt zwischen dem ersten Paar der
groben Mahlwalzen 38 und 39 geliefert werden. Die Kaffeebohnen sind
getrocknet, um einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10% oder weniger zu
haben. Während der Rotation des zweiten Paares der feinen Mahlwalzen 41
und 42 werden die pulverisierten Kaffeebohnen, die zu dem Walzenspalt
zwischen ihnen, durch den Walzenspalt zwischen dem ersten Paar der groben
Walzen 38 und 39, geliefert werden, fein pulverisiert. Somit sind die
pulverisierten Kaffeebohnen durch die Walzen 41 und 42 bis unterhalb von 500 um
pulverisiert.
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Die Walzen 38, 39, 41 und 42 haben jeweils ihnen zugeordnete
Reinigungseinrichtungen 46, 47, 48 und 49, wovon jede aus einer Düse mit einem
elektromagnetischem Ventil gebildet ist, zum Blasen komprimierter Luft gegen
die Manteloberfläche der entsprechenden Walze, und eine Klinge bzw. Blatt,
welche aus elastischem Material gebildet ist, und welche in gleitenden
Kontakt mit der jeweils entsprechenden Walze ist.
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Eine vibrierende Siebeinrichtung 50 ist unterhalb des zweiten Paares der
feinen Mahlwalzen 41 und 42 angeordnet, und umfaßt einen vibrierenden
Rahmen 51 und ein Sieb 52, welches an demselben angebracht ist und
Maschen hat, durch welche die Kaffeepulverprobe 5 unter 500 um
hindurchtreten kann, bevorzugt Maschen, durch die Kaffeepulverprobe 5 unter 50 um
hindurchtreten kann. Der vibrierende Rahmen 51 ist an den Seitenwänden der
Kammer 1 mittels zwei Blattfedern 53 und 53 angebracht. Der vibrierende
Rahmen 51 hat eine schürzenartige Endwand gegenüber, welcher ein
Elektromagnet 54 angeordnet ist. Unter Strom gesetzt oszilliert der Elektromagnet
54 den vibrierenden Rahmen 51 und das Sieb 52, welches daran angebracht
ist. Das Pulver der rohen Kaffeebohnen, pulverisiert durch das zweite Paar der
feinen Mahlwalzen 41 und 42, fällt auf das Sieb 52. Kaffeepulverproben, die
zu bewerten sind, mit einer gewünschten Partikelgröße, welche durch die
Maschen des Siebes 52 hindurchgetreten sind, werden zu einer
vorbestimmten Befüllungsposition geführt, mittels einer führenden Rutsche 56, welche an
der Seitenwand der Kammer 1 angebracht ist. Auf dem Sieb 52 verbliebenes
Kaffeepulver tritt durch eine mit dem vibrierenden Rahmen 51 verbundene
Entladungsrutsche 57, und wird in einem Behälter 58 aufgenommen, welcher
fähig ist durch eine vordere Wand der Meßkammer 2 eingesetzt zu werden,
und herausgenommen zu werden.
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Der zuvor erwähnte Probenbehälter 3, lösbar durch die Halterung 4 gehalten,
ist mit einem Griff 7, in Fig. 4 gezeigt, versehen. Die Halterung 4 ist
üblicherweise in der Form des Buchstabens U und hat zwei Beine bzw. Schenkel, die
jeweils mit Führungsrillen bzw. Nuten gebildet sind. Andererseits sind die
gegenüberliegenden Seiten des Probenbehälters 3 jeweils mit verlängerten
Vorsprüngen 8 gebildet, welche jeweils reibend in die Führungsrillen bzw.
Nuten gepaßt sind. Somit kann der Probenbehälter 3 lösbar durch die
Halterung 4 gehalten werden.
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Die Halterung 4 ist bewegbar zwischen der Meß- und der Befüllungsposition,
mittels Transporteinrichtungen üblicherweise angedeutet durch das
Bezugszeichen 60 in den Fig. 1 und 4. Die Transporteinrichtungen 60 umfassen einen
hohlen Wagen 63, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Halterung 4 ist auf dem
Wagen 63, für eine Winkelbewegung damit um eine Achse einer
Führungsschiene 64 angebracht, auf welcher der hohle Wagen 63 angebracht ist. Die
Führungsschiene 64 hat einen kreisförmigen Querschnitt, und der Wagen 63
ist gleitbar entlang der Führungsschiene 64. Die Führungsschiene 64 hat ein
Ende 66, welches durch ein Stützbein 67 gestützt ist, welches auf einem
Tisch 68 angebracht ist, welcher wiederum an der Bodenwand der Kammer
1 befestigt ist, wie in Fig. 1 gezeigt. Das andere Ende 69 der
Führungsschiene 64 ist in einen manuell drehbaren Griff 71 gepaßt, in solch einer Art, daß
die Führungsschiene 64 drehbeweglich um ihre Achse ist, zusammen mit der
Drehkurbel 71, wobei die Drehkurbel 71 axial beweglich entlang der
Führungsschiene 64 ist. Die Handdrehkurbel 71 ist rotierbar und gleitbar durch
die Seitenwand der Kammer 1 angebracht. Der Drehgriff 71 ist an seinem
entfernten Ende mit einer Klinke 71a versehen, welche durch einen
Druckknopf 71 bedient wird, der am nahen Ende des Drehgriffes 71 ist. Die Klinke
71a ist einrückbar mit einem Haken 9 (siehe Fig. 4) auf dem Bein der
Halterung 4 bereitgestellt.
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Bezugnehmend auf Fig. 4 ist der Wagen 63 einstückig mit einem Gestell 72
gebildet, welches sich entlang der Achse des Wagens 63 erstreckt. Ein Ritzel
bzw. Zahnrad 73 ist in Eingriff mit dem Gestellt 72 fest auf einer
Ausgabenwelle eines Reversiermotors 74 angebracht. Der Motor 74 ist an einem Träger
76 befestigt, welcher an dem Wagen 63 derart angebracht ist, daß der Träger
76 winkelförmig bewegbar zusammen mit dem Wagen 63 gegenüber der
Achse der Führungsschiene 64 ist, wobei jedoch der Wagen 63 axial
bewegbar gegenüber dem Klammer 76 ist. Wenn der Motor 74 unter Strom
gesetzt ist, dreht sich das Ritzel 73 in Eingriff mit dem Träger bzw.
Zahnstange 72 derart, daß der Wagen 63 entlang der Führungsschiene 64 hin- und
herbewegt wird. Somit besitzt die an einem Wagen 63 befestigte Halterung
4, die Fähigkeit hin- und herbewegt zu werden, zwischen der
Befüllungsposition, durch die doppelt gepunktete Linie in Fig. 1 angedeutet, in der die
Kaffeepulverprobe, welche entlang der Führungsrutsche 56 fällt, in den
Probenbehälter 3 gefüllt wird, und der Meßposition, in der Probenbehälter 3
an dem Meßfenster 24 der Integrationskugel 22 angeordnet ist.
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Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist die vordere Wand der Kammer 1 mit einer
Öffnung 77 versehen, die durch einen Deckel 78 verschließbar ist. Der
Probenbehälter 3 kann mit der Kaffeepulverprobe 5 befüllt werden, welche dürch eine
externe Pulverisierungseinrichtung pulverisiert wurde, die getrennt von den
Mahlwalzen 38, 39, 41 und 42 der Probenliefervorrichtung 30 ist, was später
beschrieben wird.
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Wie in Fig. 1 angedeutet ist, ist ein Positionssensor 81 an der
Führungsrutsche 56 angebracht, welcher erfaßt, ob die Halterung 4 in der
Befüllungsposition angeordnet ist oder nicht, um ein Signal zu generieren. Ein
Positionssensor 82, befestigt an der Stützstange 29, woran das
Lichtintensitätserfassungselement 28 befestigt ist, erfaßt ob die Halterung 4 in der vorbestimmten
Meßposition angeordnet ist oder nicht, um ein Signal zu generieren. Während
die Halterung 4 sich von der Befüllungsposition zu der Meßposition bewegt,
wird eine Walze 83, durch den Motor 43 mittels des Riemens 44 angetrieben,
in walzenden Kontakt mit der Oberseite des Probenbehälters 3, welcher durch
die Halterung 4 gehalten wird, gebracht, um komprimierend die
Kaffeepulverprobe
5 in den Probenbehälter 3 zu füllen, und um überschüssige
Kaffeepulverproben von dem Probenbehälter 3 zu entfernen.
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Des weiteren, wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind erste und zweite Reiniger 84a
und 84b, gebildet durch synthetische harzartige Bürsten oder ähnliches, an
dem Wagen 63 anliegend an der Halterung 4 befestigt. Wenn die Halterung
4 zwischen der Befüllungs- und der Meßposition bewegt wird, werden der
erste und der zweite Reiniger 84a und 84b jeweils in gleitenden Kontakt mit
der unteren Oberfläche der durchsichtigen Platte 25, die das Meßfenster 24
der Integrationskugel 22 verschließt, und mit der Oberfläche des
Lichtintensitätserfassungselementes 28 gebracht, um jeweils die Platte 25 und das
Element 28 zu reinigen. Des weiteren, wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein
dritter Reiniger 85, welcher ähnlich in der Konstruktion wie der erste und der
zweite Reiniger 84a und 84b ist, fest an der Stützstange 29 angebracht, auf
welcher das Lichtintensitätserfassungselement 28 fest gestützt ist. Während
die Halterung 4 zwischen der Befüllungs- und der Meßposition bewegt wird,
wird die untere Oberfläche der transparenten Bodenwand des Probenbehälters
3 in gleitenden Kontakt mit dem dritten Reiniger 85 gebracht, wobei die
durchsichtige Bodenwand gereinigt wird.
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Wie deutlich in den Fig. 1 und 4 gezeigt, hat eine Teleskopstange 86 eines
Magnetspulenantriebes 87, welcher Dreheinrichtungen darstellt, ein vorderes
Ende, welches drehbar mit dem Träger 76 verbunden ist, auf dem der
Reversiermotor 74 angebracht ist. Der Antrieb 87 ist drehbar durch ein Drehgelenk
88 an dem Tisch 86 befestigt, wie in Fig. 1 gezeigt. Wenn der
Magnetspulenantrieb 87 unter Strom gesetzt ist, wird die Stange 86 zurückgezogen, um
den Träger 76 winkelförmig zu bewegen, und um somit den Wagen 63 um
90º gegenüber der Achse der Führungsschiene 64 zu bewegen. Somit, da
der Antrieb 87 unter Strom gesetzt ist, während die Halterung 4 die
Befüllungsposition besetzt, wird der durch die Halterung 4 gehaltene
Probenbehälter 3, winkelförmig, um 90º gegenüber der Achse der Führungsschiene 64
bewegt, wodurch erlaubt wird, daß die Kaffeepulverprobe 5 frei aus dem
Probenbehälter 3 fallen kann. Eine Düse 89 ist angrenzend an die
Befüllungsposition bereitgestellt, wie in Fig. 1 dargestellt, vorgesehen, komprimierte
Luft gegen den Probenbehälter 3 zu blasen, nachdem letzterer winkelförmig
um 90º bewegt wurde, um die Kaffeepulverprobe 5 aus dem Probenbehälter
3 herauszublasen, um somit den Innenraum desselben zu reinigen.
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Wie deutlich in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Temperatursensor 93, z.B. Heißleiter,
an dem Probenbehälter 3 befestigt, um die Temperatur der darin enthaltenen
Kaffeepulverprobe 5 zu erfassen. Der Temperatursensor 93 ist mit einem
Kontakt 94 verbunden, der angepaßt ist, in gleitenden Kontakt mit einem
Kontakt 96 gebracht zu werden, welcher an der Integrationskugel 22
befestigt ist, wenn der durch die Halterung 4 gehaltene Probenbehälter 3, die
Meßposition besetzt.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Temperatursensor 97 zum Erfassen der
Temperatur innerhalb der Meßkammer 2, an einer zentralen Abschnittswand
98 befestigt, welcne die Meßkammer 2, worin das nahes
Infrarotspektrometer 10 angeordnet ist definiert. Ein Temperaturregler 99, welcher an der
zentralen Abschnittswand 98 angebracht ist, geht in Abhängigkeit eines
Signales von dem Temperatursensor 97 in Betrieb, um die Temperatur
innerhalb der Meßkammer 2, und ebenfalls verschiedene Komponenten des
nahen Infrarotspektrometers 10 auf einem vorbestimmten Wert zu regeln.
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Eine Steuerungs- bzw. Regelkammer 101 ist innerhalb der Kammer 1 durch
die zentrale Abschnittswand 98 definiert. Eine Bedienarmatur 102 ist an einer
vorderen Wand der Steuerungskammer 101 befestigt. Das
Bedienungsarmaturenbrett 102 umfaßt darauf angeordnet einen manuellen Betriebsknopf 111
für manuellen Betrieb der Bewertungsvorrichtung, einen automatischen
Betriebsknopf 112 für automatischen Betriebs der Bewertungsvorrichtung,
einen transmittierten Lichtintensitätswählknopf 113, zum Auswählen des
Betriebes von nur dem Lichtintensitätserfassungselement 28, einen
reflektierten und transmittierten Lichtintensitätswählknopf 114, zum Auswählen des
Betriebes eines Paares von Lichtintensitätserfassungselementen 26 und 27
innerhalb der Integrationskugel 22, zusätzlich zu dem
Lichtintensitätserfassungselement 28, einen Startknopf 115 und einen Stopknopf 116.
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Die Kontrollkammer 101 beinhaltet in sich eine Steuerungseinheit,
üblicherweise angedeutet durch das Bezugszeichen 120, welche im wesentlichen
detailliert mit Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben wird. Die Steuerungseinheit
120 umfaßt eine eingangs-/ausgangssignalverarbeitende Einrichtung 121,
eine damit verbundene Speichereinrichtung 122, und eine
Berechnungseinrichtung 123, welche mit der signalverarbeitenden Einrichtung 121 und der
Speichereinrichtung 122 verbunden ist. Die
eingangs-/ausgangssignalverarbeitende Einrichtung 121 ist mit verschiedenen Komponenten verbunden,
dem nahen Infrarotspektrometer 10, der Probenliefervorrichtung 30, den
Transporteinrichtungen 60, und den Bedienknöpfen 111 bis 116. Die
Speichereinrichtung 122 hat einen RAM-Speicher (Random Access Memory),
worin gespeichert und eingestellt sind: Umrechnungskoeffizienten,
Temperatureinstellungswerte, Temperaturkorrekturwerte, Betriebsprozeduren,
charakteristische Koeffizienten, und Bewertungskoeffizienten. Die charakteristischen
Koeffizienten und die Bewertungskoeffizienten basieren auf
Sinnesuntersuchungen oder ähnlichem.
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Die Recheneinrichtung 123 berechnet Gehalte verschiedener Komponenten
sowie Protein, Rohrzucker, Chlorgensäure, Koffein, Harz, Feuchtigkeit und
ähnliches in der Kaffeepulverprobe 5, auf der Grundlage des Signals aus den
Lichtintensitätserfassungselementen 26, 27 und 28 des nahen
Infrarotspektrometers 10, und die Gehalts-Umrechnungskoeffizienten und die
Temperaturkorrekturwerte, die in der Speichereinrichtung 122 gespeichert sind. Das
Gehalt der Komponenten wird in dem RAM-Speicher der Speichereinrichtung
122 gespeichert.
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Die Recheneinrichtung 1 23 errechnet ebenfalls charakteristische Werte wie
z.B. Säure, Bitterkeit, Süße, Geruch oder Aroma, und Körper, auf der
Grundlage
der Signale aus den Lichtintensitätserfassungselementen 26, 27 und 28,
und den charakteristischen Koeffizienten und den Temperaturkorrekturwerten,
die in dem RAM-Speicher der Speichereinrichtung 123 gespeichert sind. Die
charakteristischen Werte können auf der Grundlage von errechneten
Komponentengehältern ermittelt sein. Die errechneten charakteristischen Werte
werden im RAM-Speicher der Speichereinrichtung 122 gespeichert.
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Die Recheneinrichtung 123 errechnet des weiteren Bewertungswerte auf der
Grundlage der Signale von den Lichtintensitätserfassungselementen 26, 27
und 28, und den Bewertungskoeffizienten und den
Temperaturkorrekturwerten, die im RAM-Speicher der Speichereinrichtung 123 gespeichert sind. Die
Bewertungswerte können auf der Basis der errechneten Komponentengehälter
ermittelt sein. Die errechneten Bewertungswerte werden in dem
RAM-Speicher der Speichereinrichtung 122 gespeichert.
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Verbunden mit der eingangs-/ausgangssignalsverarbeitenden Einrichtung 121
sind eine LED oder CRT-Typ Displayeinrichtung 1 26, die auf dem
Bedienarmaturenbrett 102 angebracht ist, und ein Drucker 127, welcher integriert
in die Steuerungskammer 101 ist. Die Anzeigeneinrichtung 126 umfaßt eine
Anzeigeneinheit 126a zum visuellen Anzeigen der Betriebsprozeduren der
bewertenden Vorrichtung, und einer Anzeigeeinheit 126b zum visuellen
Anzeigen der Ergebnisse der Bewertung. Der Drucker 127 druckt die Signale
von der Steuerungseinheit 120 aus und zeigt diese an.
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Die Konstruktion der Kontrolleinheit 120 wird unter Bezugnahme auf Fig. 6
beschrieben.
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Verbunden mit der Eingangsseite der eingangs-/ausgangssignalverarbeitenden
Einrichtung 121 sind der Bedienknopf 111 bis 116, die
Lichtintensitätserfassungselemente 26, 27 und 28, der Höhensensor 36, der Positionssensor 81
und 82, die Temperatursensoren 93 und 97, und eine Tastatur 128.
Verbunden mit der Ausgangsseite der eingangs-/ausgangssignalverarbeitenden
Einrichtung 121 sind jeweils durch Antriebseinheiten 130 bis 136, die
Lichtquelle 11, der Temperaturregler 99, der Schrittmotor 14, der
Magnetspulenantrieb 35, der Motor 43, die Reiniger 46 bis 49, der Elektromagnet 54, der
Motor 74, der Magnetspulenantrieb 87 und die Düse 89.
-
Der Betrieb der Bewertungsvorrichtung, welche wie zuvor beschrieben
konstruiert ist, wird nun beschrieben, mit Bezugnahme auf das Flußdiagramm
welches in Fig. 7a bis 7c gezeigt ist. Bei einem Schritt 200, wird der
Startknopf 115 eingedrückt, um die elektrische Stromquelle einzuschalten. Bei
einem Schritt 201, wird die Tastatur 121 bedient, zum Einstellen und
Speichern der Gehaltsumrechnungskoeffizienten, zum Berechnen des Gehaltes der
verschiedenen Komponenten in der Kaffeepulverprobe, der
Temperatureinstellungswerte, der Temperaturkorrekturwerte, der charakteristischen
Koeffizienten, und der Bewertungskoeffizienten in den RAM-Speicher der
Speichereinrichtung 122 der Steuerungseinheit 120. Die
Gehaltsumrechnungskoeffizienten wurden vorab durch eine vielfach Regressionsanalyse (auch genannt
hyperkomplexe Regressionsanalyse) von signalverarbeiteten Werten von den
erfaßten Signalen aus den Lichtintensitätserfassungselementen 26, 27 und
28, basierend auf Komponentengehalte einer Vielzahl an Typen von
Kaffeepulverproben, gemessen durch chemische quantitative Analysenmethoden,
z.B. iodchlormetrische Methode oder iodmetrische elektrische
Stromtitrationsmethode bereitgestellt.
-
Die mehrfach Regressionsanalyse von Gehalten von verschiedenen
Komponenten wie z.B. Protein, Harz, Chloragensäure, Koffein, Rohrzucker und
Feuchtigkeit z.B. in Kaffeepulverproben wird beschrieben mit Bezug zu einem
Fall in dem 10 optische Filter verwendet wurden deren jeweiligen nominellen
Wellenlängen beispielsweise 1680 nm, 1818 nm, 1840 nm, 1904 nm, 1940
nm, 2100 nm, 2180 nm, 2190 nm, 2230 nm und 2310 nm sind, um
Messungen oder Bewertungen durchzuführen. In diesem Fall ist die folgende
lineare Beziehung befriedigt:
-
Cas = Fa0+ Fa(1680) log 1/Ra(1680)
-
+ Fa(1818) log 1/Ra(1818)
-
+ ...
-
+ Fa(2230) log 1/Ra(2230)
-
+ Fa(2310) log 1/Ra(2310)
-
wobei Cas der Gehalt der Komponenten in der Kaffeepulverprobe ist, in
%;
-
Fa0 und Fa(1680) bis Fa(2310) sind Gehaltsumrechnungskoeffizienten,
gespeichert in der Speichereinrichtung; und
-
log 1/Ra(1680) bis log 1/Ra(2310) sind jeweils Absorptionen (log I&sub0;/I)
gemessen beim Gebrauch der 10 optischen Filter.
-
Beispielsweise werden folgenden Beziehungen erhalten:
-
Protein =
-
3,54 - 474,29 log 1/R(1904)
-
+ 301,05 log 1/R(1940)
-
- 768,55 log 1/R(2180)
-
+ 805,35 log 1/R(2180)
-
+ 196,32 log 1/R(2230)
-
- 98,05 log 1/R(2310)
-
Harz =
-
9,29 &submin; 111,68 log 1/R(1840)
-
- 220,51 log 1/R(2180)
-
+ 231,16 log 1/R(2310)
-
Feuchtigkeit =
-
6,90 - 77,36 log 1/R(1904)
-
+ 85,15 log 1/R(1940)
-
- 124,82 log 1/R(2180)
-
+ 124,05 log 1/R(2230)
-
- 15,35
log 1/R(2310)
-
Rohrzucker =
-
19,23 + 74,33 log 1/R(2100)
-
- 213,48 log 1/R(2190)
-
+ 88,63 log 1/R(2310)
-
Koffein =
-
3,05 + 55,91 log 1/R(1680)
-
+ 322,05 log 1/R(1818)
-
- 426,97 log 1/R(1840)
-
+ 167,84 log 1/R(1904)
-
- 105,65 log 1/R(1940)
-
- 4,46 log 1/R(2310)
-
Chlorgensäure =
-
- 1,07 + 351,11 log 1/R(1680)
-
- 513,34 log 1/R(1840)
-
+ 49,61 log 1/R(1904)
-
+ 126,37 log 1/R(2100)
-
- 415,10 log 1/R(2190)
-
- 374,09 log 1/R(2230)
-
Die Werte Fa0 und Fa(1680) bis Fa(2230) sind im RAM-Speicher der
Speichereinrichtung 122 gespeichert.
-
Die Absorption des nahen Infrarotlichtstrahles, der auf die Kaffeepulverprobe
angewendet wird, ist in derselben ein Phänomen, welches auftritt, bedingt
durch die Vibration der Ketten der Atome, die Moleküle bilden, mittels
thermischer Energie. Da die natürliche Resonanzfrequenz variiert, abhängig von der
Art der Atome und der Kettenkonditionen, verändert sich das Ausmaß der
Vibration innerhalb des Wellenlängenbereichesdes nahen Infrarotlichtstrahles,
so daß die thermische Absorption erfolgt. Zusätzlich, wenn die anfängliche
thermische Energie der Kaffeepulverprobe niedrig ist, z.B. wenn die
Temperatur derselben niedrig ist, kann der Betrag der Absorption, bedingt durch die
Differenz in der molekularen Struktur, nicht exakt gemessen werden, weil das
Ausmaß der Vibration gering ist. Dem entsprechend ist es notwendig, die
durch die Recheneinrichtung 123 berechneten Ergebnisse zu korrigieren,
entsprechend der Temperatur der zu bewertenden Kaffeepulverprobe. Z.B. ist
keine Korrektion erforderlich für Temperaturen oberhalb von 20º C. Für eine
Temperatur von 10º C jedoch wird ein exakter und wahrer Wert erhalten,
wenn 1% zu den durch die Recheneinrichtung 123 errechneten Ergebnissen
addiert wird. Der Korrekturwert verändert sich üblicherweise linear im Bereich
von 10º C bis 20º C.
-
Der Temperatureinstellungswert, der in der Speichereinrichtung 122
gespeichert ist, wird benutzt zum Regeln der Temperatur von verschiedenen
Komponenten des nahen Infrarotspektrometers 10, auf einen vorbestimmten
Wert, und ist üblicherweise auf 25º C eingestellt. Das wesentliche Ziel des
Erhaltens der Temperatur des nahen Infrarotspektrometers 10 auf einem
vorbestimmten Wert, ist es Veränderungen in der Temperatur der
Kaffeepulverprobe 5 in dem Probenbehälter 3 zu verhindern.
-
Ein Beispiel einer Multiregressionsanalyse der charakteristischen Werte wird
nun beschrieben. Die charakteristischen Werte werden in derselben Art
erhalten, wie der komponente Gehalt, wie weiter oben beschrieben. Es ist
offensichtlich, daß die verschiedenen charakteristischen Werte z.B. Säure,
Bitterkeit, Süße, Geruch oder Duft, und Körper von dem Gehalt der
Komponenten z.B. Protein, Rohrzucker, Harz, Chloragensäure, Koffein und
Feuchtigkeit abhängen. Beispielsweise eine Tanninkomponente zentriert um die
Chloragensäure der Kaffeebohne repräsentiert Säure und Bitterkeit. Zusätzlich
repräsentieren Piperazindione oder ähnliches, gebildet durch das Protein, die
Bitterkeit in dem Kaffee. Somit werden die charakteristischen Werte, auf der
Basis des Signals von den Lichtintensitätserfassungselementen 26, 27 und 28
erhalten, und die charakteristischen Koeffizienten werden in dem
RAM-Speicher der Speichereinrichtung 122 gespeichert. Die folgende Beziehung wird
für die charakteristischen Werte befriedrigt:
-
Cbs = Fb0
+ Fb(1680) log 1/Rb(1680)
-
+ Fb(1818) log 1/Rb(1818)
-
+ ...
-
+ Fb(2230) log 1/Rb(2230)
-
+ Fb(2310) log 1/Rb(2310)
-
wobei Cbs die charakteristischen Werte der Kaffeepulverprobe sind;
-
Fb0 und Fb(1680) bis Fb(2310) charakteristische Koeffizienten sind,
gespeichert in der Speichereinrichtung; und
-
log 1/Rb(1680) bis log 1/Rb(2310) jeweils Absorptionen (log I&sub0;/I) sind,
gemessen bei dem Gebrauch der 10 optischen Filter.
-
Die charakteristischen Werte variieren entsprechend der Variation der
Kaffeebohnen und der nationalen Charakterzüge oder Nationalitäten.
-
Beispielsweise wird folgende Beziehung erhalten:
-
Säure =
-
52,87 + 1252,89 log 1/Rb(1680)
-
+ 15869,55 log 1/Rb(1818)
-
- 17142,19 log 1/Rb(1840)
-
+ 2135,72 log 1/Rb(1904)
-
- 1465,16 log 1/Rb(1940)
-
- 1424,55 log 1/Rb(2100)
-
+ 19127,67 log 1/Rb(2180)
-
- 18561,75 log 1/R(2190)
-
+ 256,73 log 1/R(2230)
-
- 92,99 log 1/Rb(2310)
-
Bitterkeit =
-
- 45,25 - 2603,25 log 1/R(1680)
-
+ 5426,65 log 1/R(1818)
-
- 1936,74 log 1/Rb(1840)
-
- 3477,97 log 1/Rb(1904)
-
+ 2078,69 log 1/Rb(1940)
-
- 488,10 log 1/Rb(2100)
-
+ 1741,46 log 1/Rb(2180)
-
- 3346,53 log 1/Rb(2190)
-
+ 3309,19 log 1/Rb(2230)
-
- 835,03 log 1/Rb(2310)
-
Süße =
-
- 10,93 - 2833,73 log 1/Rb(1680)
-
+ 25257,41 log 1/Rb(1818)
-
- 21666,06 log 1/Rb(1840)
-
- 497,15 log 1/Rb(1904)
-
+ 218,40 log 1/Rb(1940)
-
- 2299,66 log 1/Rb(2100)
-
+ 25477,24 log 1/Rb(2180)
-
- 27578,05 log 1/Rb(2190)
-
+ 5492,53 log 1/Rb(2230)
-
- 1556,67 log 1/Rb(2310)
-
Aroma =
-
35,57 - 2847,43 log 1/Rb(1680)
-
+ 28287,29 log 1/Rb(1818)
-
- 24269,84 log 1/Rb(1840)
-
+ 1487,37 log 1/Rb(1904)
-
- 1268,91 log 1/Rb(1340)
-
- 2538,97 log 1/Rb(2100)
-
+ 31070,15 log 1/Rb(2180)
-
- 32549,95 log 1/Rb(2190)
-
+ 4770,64 log 1/Rb(2230)
-
- 1725,94 log 1/Rb(2310)
-
Körper =
-
- 20,92 576,47 log 1/Rb(1680)
-
+ 17826,62 log 1/Rb(1818)
-
- 16732,58 log 1/R(1840)
-
+ 318,25 log 1/Rb(1904)
-
- 405,04 log 1/Rb(1940)
-
- 430,64 log 1/Rb(2100)
-
+ 11890,81 log 1/Rb(2180)
-
- 15503,44 log 1/Rb(2190)
-
+ 5355,54 log 1/Rb(2230)
-
- 1390,99 log 1/Rb(2310)
-
Die oberen Werte Cbs werden in dem RAM-Speicher der
Speichereinrichtung 122 gespeichert.
-
Die Bewertungswerte werden aus den Signalen aus den
Lichtintensitätserfassungselementen 26, 27 und 28 und den Bewertungskoeffizienten,
welche in dem RAM-Speicher der Speichereinrichtung 122 gespeichert sind,
entsprechend mit folgender Beziehung erhalten:
-
Ccs = Fc0 + Fc(1680) log 1/Rc(1680)
-
+ FC(1818) log 1/Rc(1818)
-
+...
-
+ Fc(2230) log 1/R(2230)
-
+ Fc(2310) log 1/R(2310)
-
wobei Ccs die Bewertungswerte der Kaffeepulverprobe sind;
-
Fc0 und Fc(160) bis Fc(2310) die Bewertungkoeffizienten sind, gespeichert
in der Speichereinrichtung; und
-
log 1/Rc(1680) bis log 1/Rc(2310) jeweils Absorptionen (log I&sub0;/I) sind
gemessen bei dem Gebrauch von 10 optischen Filtern.
-
Beispielsweise werden die Bewertungswerte durch folgende Beziehung
erhalten:
-
Ccs =
-
136,28 - 2399,67 log 1/R(1680)
-
+ 32095,46 log 1/Rc(1818)
-
- 28180,80 log 1/Rc(1340)
-
+ 901,49 log 1/Rc(1904)
-
- 641,99 log 1/Rc(1940)
-
- 3429,75 log 1/Rc(2100)
-
+ 36918,80 log 1/Rc(2180)
-
- 36616,79 log 1/Rc(2190)
-
+ 2925,40 log 1/Rc(2230)
-
- 1490,20 log 1/Rc(2310)
-
Der obere Wert Ccs wird in dem RAM-Speicher der Speichereinrichtung
122 gespeichert.
-
Nun, da der reflektierte und transmittierte Lichtintensitätsauswählknopf 114
und der automatische Betriebsknopf 112 gedrückt sind, wird in einem Schritt
202 das nahe Infrarotspektrometer unter Strom gesetzt. Bei einem Schritt
203 sendet die eingangs-/ausgangssignalverarbeitende Einrichtung 121 ein
An-Signal zu der Antriebseinheit 130, um die Lichtquelle 11 einzuschalten.
Die eingabe-/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung 121 umfaßt einen
Zeitschalter, der ebenfalls eingeschaltet ist. Der Zeitschalter 1 setzt eine
Zeitperiode, während welcher das monochromatische nahe Infrarotlicht
basierend auf dem Licht aus der Lichtquelle 11 der spezifischen Wellenlänge
stabilisiert ist. Im Schritt 203 wird ein An-Signal zu der Antriebseinheit 131
gesendet, um den Temperaturregler 99 in Betrieb zu nehmen, zur Erhaltung
der vorbestimmten Werte des nahen Infrarotspektrometers 10. In einem
Schritt 204, wenn die durch den Zeitschalter 1 eingestellte Zeitperiode
vergangen ist, verursacht die eingabe-/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung
121 das Programm fortzufahren mit einem Schritt 205, in dem der
Temperatursensor 97 erfaßt, ob das nahe Infrarotspektrometer 10 auf den
eingestellten Temperaturwert, der in der Speichereinrichtung 122 gespeichert ist,
gebracht wurde. Antwortend auf das Signal von dem Temperatursensor 97,
das anzeigt, daß das nahe Infrarotspektrometer auf die vorbestimmte
Temperatur gebracht wurde, schreitet das Programm fort zu einem Schritt 206, in
dem die Messung der Referenzlichtintensität I&sub0; durchgeführt wird. Die
Messung der Referenzlichtintensität, welche im wesentlichen detailliert
beschrieben werden sollte, wird hier kurz beschrieben.
-
Zuerst wird eine Referenzplatte bzw. Teller auf den Probenbehälter 3
befördert, gefüllt mit keiner Kaffeepulverprobe. Die Lichtquelle 11 wendet Licht auf
die Referenzplatte, durch einen der 10 optischen Filter 13a bis 13j und durch
die transparente Platte 25 der Integrationskugel 22 an. Das durch die
Referenzplatte und des weiteren durch die inneren Wandoberfläche der
Integrationskugel 22 reflektierte Licht wird durch die
Lichtintensitätserfassungselemente 26 und 27 empfangen, wobei die Lichtintensität des Lichtes
gemessen wird, z.B. die reflektierte Referenzlichtintensität. Ähnliche Messungen
werden durch die verbleibenden jeweiligen optischen Filter durchgeführt. In
dieser Art werden die reflektierten Referenzlichtintensitäten gemessen,
welche jeweils einem optischen Filter entsprechen, und werden in der
Speichereinrichtung 122 der Steuerungseinheit 120 gespeichert.
-
Nachfolgend wird die Referenzplatte aus dem Probenbehälter 3 entfernt. Das
Licht von der Lichtquelle 11 wird durch die transparente Platte 25 der
Integrationskugel 22 und durch die transparente Bodenwand des Probencontainers
3 transmittiert, und wird durch das Lichtintensitätserfassungselement 28
empfangen, welches dabei die Lichtintensität des transmittierten Lichtes mißt,
z.B. die transmittierte Lichtintensität. Die transmittierten
Referenzlichtintensitäten werden jeweils durch die optischen Filter 13a bis 13j gemessen. In
dieser Art werden die transmittierten Referenzlichtintensitäten gemessen und
in der Speichereinrichtung 1 22 gespeichert. Die Art des Messens der
Referenzlichtintensitäten ist nicht auf die oben beschriebenen beschränkt, sondern
verschiedene andere Wege können benutzt werden zum Messen der
Referenzlichtintensitäten.
-
Nach den Messungen der Lichtintensitäten I&sub0; schreitet das Programm in einem
Schrift 207a fort, wobei die eingabe-/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung
121 ein An-Signal an die Antriebseinheit 134 sendet, um den Motor 43
anzuschalten, um somit die Walzen 38, 39, 41 und 42 und ebenfalls die
Walze 83 zu drehen. In einem nachfolgenden Schritt 207b sendet die
eingabe-/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung 121 ein An-Signal zu der
Antriebseinheit 136, um den Elektromagneten 54 unter Strom zu setzen,
wodurch die vibrierende Siebeinrichtung 50 angetrieben wird, wobei der
vibrierende Rahmen 51 oszilliert. In einem Schritt 208 erfaßt der
Positionssensor 81, ob der Probenbehälter 3 in der vorbestimmten Befüllungsposition
angeordnet ist. Wenn der Positionssensor 81 erfaßt, daß der Probenbehälter
3 nicht in der Befüllungsposition angeordnet ist, sendet die
eingabe-/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung 121 ein An-Signal zu der
Antriebseinrichtung 137, um den Motor 74 anzuschalten, um somit die Halterung 4,
welche darauf den Probenbehälter 3 hält, entlang der Führungsschiene 64 zu
bewegen.
-
Wenn der Positionssensor 81 erfaßt, daß der Probenbehälter 3 in der
Befüllungsposition angeordnet ist, fährt das Programm mit einem Schritt 209 fort,
in dem der Höhensensor 36 erfaßt, ob die rohen Kaffeebohnen in dem
Einfülltrichter 31 empfangen wurden. Wenn die Erfassung affirmativ ist, schreitet
das Programm mit einem Schritt 201 fort, indem der Magnetspulenantrieb 35
durch die Antriebseinheit 131 eingeschaltet wird, zum Öffnen des
Verschlusses 33, so daß die rohen Kaffeebohnen in Richtung des Walzenspaltes
zwischen dem ersten Paar der groben Mahlwalzen 38 und 39, durch die
Austrittsöffnung 32 des Einfülltrichters 31 befördert werden. Das Programm
schreitet fort zu einem Schritt 211, in dem die Kaffeebohnen aus dem
Einfülltrichter 31 durch ein erstes Paar von groben Mahlwalzen 38 und 39
pulverisiert werden, und des weiteren durch das zweite Paar von feinen Mahlwalzen
41 und 42 fein pulverisiert werden. Das Pulverisieren der Kaffeebohnen durch
das erste und zweite Paar der Mahlwalzen in zwei Schritten erlaubt den
pulverisierten Kaffeebohnenpartikeln genügend untereinander vermengt zu
sein, um somit die Meß- oder Bewertungsgenauigkeit zu erhöhen.
-
In einem nachfolgenden Schrift 212 fällt das pulverisierte Kaffeepulver auf
das vibrierende Sieb 250 und wird dadurch sortiert. In einem Schritt 213 fällt
die zu bewertende Kaffeepulverprobe 5 einer gewünschte Partikelgröße
welche durch die Maschen des Siebes 52 in den Probenbehälter 3 getreten
ist, welcher in der Füllungsposition angeordnet ist, und wird dort in denselben
hineingefüllt. Kaffeepulver, welches von dem Probenbehälter 3 überfließt, fällt
in den Behälter 58. Somit wird eine vorbestimmte Menge an
Kaffeepulverprobe 5 in den Probenbehälter 5 gefüllt. Zusätzlich fällt das relativ grob
pulverisierte Pulver über die Auslaßrutsche 57 in den Behälter 58.
-
In einem Schritt 214 erfaßt der Höhensensor 36, ob die Kaffeebohnen
innerhalb des Einfülltrichters 31 komplett daraus, durch die Austrittsöffnung 32
ausgetreten sind. Ist die Erfassung affirmativ, sendet die
eingabe-/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung 121 ein An-Signal zu der Antriebseinheit 137
als Antwort auf das Signal von dem Höhensensor 35, wodurch der
Reversiermotor 74 angetrieben wird. Dieser verursacht die Halterung 4, die darauf
den Probenbehälter 3 hält, zu der Meßposition, entlang der Führungsschiene
64 bewegt zu werden. Während sich die Halterung 4 von der
Befüllungposition zu der Meßposition bewegt, wird die Kaffeepulverprobe 5, welche über
den Rand des Probenbehälters 3 herausragt, welcher durch die Halterung 4
gehalten wird, durch die Walze 83 komprimiert, damit die Kaffeepulverprobe
5 unter Druck in den Probenbehälter 3 gefüllt ist, und damit die obere
Oberfläche der Kaffeepulverprobe 5 innerhalb des Probenbehälters 3 geebnet wird.
Zu dieser Zeit aus dem Probenbehälter 3 überlaufendes Kaffeepulver fällt in
den Behälter 58. In einem Schritt 215 erfaßt der Positionssensor 82, ob der
durch die Halterung 4 gehaltene Probenbehälter 3 die vorbestimmte
Meßposition erreicht hat. Wenn die Erfassung affirmativ ist, verursacht ein zu der
Antriebseinheit 137 gesendetes Aus-Signal den Betrieb des Motors 74 zu
stoppen. Das Programm schreitet fort in einem Schritt 216, in dem die
Messungen oder Bewertungen durch das nahe Infrarotspektrometer 10 gestartet
werden, als Antwort auf das bestätigende Signal von dem Positionssensor
82.
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Am Anfang wird der Motor 14 durch die Antriebseinheit 132 eingeschaltet,
um einen ausgewählten der optischen Filter 13a bis 13j, welcher die
gewünschte nominelle Wellenlänge hat, mit der optischen Achse des Lichtes
aus der Lichtquelle 11 auszurichten. Das Licht von der Lichtquelle 11 wird zu
einem nahen monochromatischen infrarot Lichtstrahl mit einer spezifischen
Wellenlänge, nachdem er durch den gewählten optischen Filter getreten ist,
wie er bezeichnet ist durch das Bezugszeichen 13a. Nachfolgend tritt das
Licht durch das Schlitz- bzw. Spaltglied 21 und durch das
Lichtaufnahmefenster 23 der Integrationskugel 22, und betritt dieselbe. Das Licht, welches in
die Integrationskugel 22 eingetreten ist, wird vertikal auf die
Kaffeepulverprobe 5 innerhalb des Probenbehälters 3 angewendet. Die Lichtintensität des
durch die Kaffeepulverprobe 5 transmittierten Lichtes wird durch das
Lichtintensitätserfassungselement 28 erfaßt, und das Signal daraus wird zu der
eingabe-/ausgabesignalverarbeitenden Einrichtung 121 gesendet. Die
Lichtintensität des von der Kaffeepulverprobe 5 und dann von der inneren
Wandoberfläche der Integrationskugel 22 reflektierte Licht wird durch das Paar der
Lichtintensitätserfassungselemente 26 und 27 erfaßt, und die Signale daraus
werden ebenfalls zu der eingabe-/ausgabesignalverarbeitenden Einrichtung
121 gesendet.
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Falls es gewünscht ist, die Bewertung mit einer Vielzahl an Wellenlängen
durchzuführen, wird die eingabe-/ausgabesignalverarbeitendeEinrichtung 121
tätig, in einem Schritt 217, als Antwort auf die Signale von den
Lichtintensitätserfassungselementen 26, 27 und 28, das Programm zu verursachen in
einen Schritt 218 fortzufahren, wobei der Motor 14 durch die Antriebseinheit
132 eingeschaltet wird. Die Filteranordnung 13 wird winkelförmig gegenüber
der Achse desselben durch den Motor 14 bewegt, in solch einer Art, daß die
optischen Filter 13b bis 13j sukzessive mit der optischen Achse des Lichtes
aus der Lichtquelle 11 ausgerichtet werden. Lichtintensitätserfassungen
vergleichbar zu der, durch den Filter 13a durchgeführten werden sukzessiv
durchgeführt, in einem Schritt 219, mit den die
Lichtintensitätserfassungselemente 26, 27 und 28 durch den jeweiligen Filter 13b bis 13j. Die Signale
von den Elementen 26, 27 und 28 werden sukzessiv zu der
eingabe-/ausgabesignalverarbeitenden Einrichtung 121 gesendet. Jeder der Filter 13a bis
13j hat eine Halbwertsbreite in einem Wellenlängenbereich von +/- 10 nm
der entsprechenden spezifischen Wellenlänge. Die
eingabe-/ausgabesignalverarbeitenden Einrichtung 121 beurteilt in einem Schritt 220, ob die Erfassung
durch die jeweiligen Filter 13a bis 13j komplett ist. Wenn die Erfassung nicht
komplett durch alle Filter 13a bis 13j ist, kehrt das Programm zu dem Schritt
218 zurück.
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Wenn die Erfassung komplett durch alle Filter 13a bis 13j ist, schreitet das
Programm mit einem Schritt 221 fort, in dem der Temperatursensor 93 die
Temperatur der Kaffeepulverprobe 5 innerhalb des Probenbehälters 3 erfaßt,
und ein der Temperatur entsprechendes Signal zu der
eingabe-/ausgabesignalverarbeitenden Einrichtung 121 sendet. In einem Schritt 222 beurteilt die
signalverarbeitende Einrichtung 121, ob die Temperaturerfassung durch den
Temperatursensor 93 erfolgt ist. Ist die Beurteilung affirmativ, schaltet die
eingabe-/ausgabesignalverarbeitendeEinrichtung 121 einen darin enthaltenen
Zeitschalter T2 in einem Schritt 223 an, und sendet ein An-Signal zu der
Antriebseinheit 135, zum Antreiben der Reinigungseinrichtungen 46 bis 49,
wodurch die Walzen 38, 39, 41 und 42 gereinigt werden.
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Des weiteren sendet die eingabe-/ausgabesignalverarbeitendeEinrichtung 1 21
ein An-Signal an die Antriebseinheit 137 zum Antreiben des Motors 74, um
somit die Halterung 4, die darauf den Probenbehälter 3 hält, zu der
Befüllungsposition zu bewegen. Wenn der Positionssensor 81 in einem Schritt 224
erfaßt, daß der Probenbehälter 3 die vorbestimmte Befüllungsposition erreicht
hat, sendet die eingabe-/ausgabesignalverarbeitendeEinrichtung 121 ein Aus-
Signal an die Antriebseinheit 137, um den Betrieb des Motors 74 zu stoppen.
Während die Halterung 4 zu der Befüllungsposition bewegt wird, wird der
erste Reiniger 84a in gleitenden Kontakt mit der unteren Oberfläche der
durchsichtigen Platte 25 gebracht, welche das Meßfenster 24 der
Integrationskugel 22 schließt gebracht, um die durchsichtige Plafte 25 zu reinigen.
Zusätzlich wird der zweite Reiniger 84b in gleitenden Kontakt mit der
Oberfläche des Lichtintensitätserfassungselementes 28 gebracht, welches fest
angebracht auf der Stützstange 29 ist, zum Reinigen des Elementes 28.
Außerdem wird der dritte Reiniger 85, der fest auf der Stützstange 29
angebracht ist, in gleitenden Kontakt mit der durchsichtigen Bodenwand des
Probenbehälters 3 gebracht, um denselben zu reinigen.
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Wenn in einem Schritt 225 die durch den Zeitschalter 2 eingestellte
vordefinierte Zeitperiode vergangen ist, sendet die
eingabe-/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung 121, in einem Schritt 226 ein Aus-Signal zu der
Antriebseinheit 135, um den Betrieb des Reinigungseinrichtungen 46 bis 49 zu
stoppen. In einem nachfolgenden Schritt 227 sendet die
eingabe-/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung 121 ein Aus-Signal zu der Antriebseinheit 131, um
den Betrieb des Magnetspulenantriebes 35 zu stoppen. Dies verursacht den
Schließer 33 bewegt zu werden, um die Austrittsöffnung 32 des
Einfülltrichters 31 zu schließen. Wenn der Positionssensor 81 in dem zuvor
erwähnten Schritt 224 erfaßt, daß der Probenbehälter 3 die vorbestimmte
Befüllungsposition erreicht hat, sendet die eingabe/ausgabesignalverarbeitende
Einrichtung 121 ein An-Signal an die Antriebseinheit 138 zum Antreiben des
Magnetspulenantriebs 87. Der Träger 76, der auf sich den Motor 74 trägt,
wird winkelförmig, um die Achse der Führungsschiene 64, um 90º durch den
Antriebs 87 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt fällt die Kaffeepulverprobe 5 aus
dem Probenbehälter 3 in den Behälter 58.
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In einem nachfolgenden Schritt 229 schaltet die
eingabe-/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung 121 einen darin enthaltenen Zeitschalter T3 ein und
sendet ein An-Signal an die Antriebseinheit 139, um die Düse 89 anzutreiben
bzw. zu betätigen. Komprimierte Luft wird durch die Düse 89 gegen den
Probenbehälter 3 geblasen, welcher winkelförmig um 90º bewegt wurde,
zum Ausblasen der Kaffeepulverprobe 5 aus dem Probenbehälter 3 und zum
Reinigen des Innenraumes desselben. Wenn in einem Schritt 230 der durch
den Zeitschalter 3 eingestellte Zeitraum vergangen ist, sendet die eingabe-
/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung 121 ein Aus-Signal an die
Antriebseinheit 1 39, um den Betrieb der Düse 89 zu stoppen. In einem Schritt 232
wird ein Aus-Signal an die Antriebseinheit 138 gesendet, um den Betrieb des
Magnetspulenantriebs 87 zu stoppen. Die in der Befüllungsposition
angeordnete Halterung 4 wird winkelförmig um die Achse der Führungsschiene 64 um
90º, in die ursprüngliche Position bewegt, zur Vorbereitung für eine
nachfolgende Bewertung von Kaffeepulverproben.
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Wie zuvor erwähnt, werden die erfaßten Signale von den
Lichtintensitätserfassunsgelementen 26, 27 und 28 und das erfaßte Signal von dem
Temperatursensor 93 an die eingabe-/ausgabesignalverarbeitende Einrichtung 121
gesendet. In einem Schritt 233 errechnet die Recheneinrichtung 123 der
Steuerungseinheit 120 den Gehalt an Protein, Harz, Chloragensäure, Koffein,
Rohrzucker und Feuchtigkeit, basierend auf den erfaßten Signalen von den
Lichtintensitätserfassungselementen 26, 27 und 28, den
Gehaltsumrechnungskoeffizienten für die Kaffeekomponenten und den
Temperaturkorrekturwerten, welche in dem RAM-Speicher der Speichereinrichtung 122
gespeichert sind. Des weiteren werden die charakteristischen Werte und die
Bewertungswerte berechnet. Der berechnete Komponentengehalt,
charakteristischen Werte und Bewertungswerte werden in dem RAM-Speicher der
Speichereinrichtung 122 gespeichert. Zusätzlich werden in einem Schritt 235 der
berechnete Komponentengehalt, charakteristischen Werte und
Bewertungswerte digital auf der Anzeigeneinheit 126b des Bedienungsarmaturenbrettes
102 angezeigt und werden automatisch durch den Drucker 127 ausgedruckt
und angezeigt. Falls es gewünscht ist, den Betrieb der Bewertungsvorrichtung
zu stoppen, wird der Stop-Knopf 116 gedrückt.
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Als nächstes wird ein Fall beschrieben, in dem anstatt des automatischen
Betriebsknopfes 112 der manuelle Betriebsknopf 111 gedrückt wird, um die
Bewertungsvorrichtung manuell zu betreiben. In diesem Zusammenhang sind
rohe Kaffeebohnen, welche getrocknet sind, um ihren Feuchtigkeitsgehalt
kleiner gleich 10% zu haben und von welchen die Endokarpen entfernt sind,
brüchig bzw. spröde oder zerbrechlich als Ganzes und niedrig in der
Pulverisierungseffizienz, und zwar abhängig von den physikalischen Eigenschaften
der rohen Kaffeebohnen, falls diese durch Rotationsschockpulverisierer
pulverisiert wurden. Die Temperaturerhöhung in den rohen Kaffeebohnen ist
dabei so hoch, daß die Möglichkeit besteht, daß sich schlechte Einflüsse oder
Effekte auf die rohen Kaffeebohnen auswirken. Dem entsprechend werden die
rohen Kaffeebohnen zuerst durch ein Paar von Pulverisierungswalzen grob
pulverisiert und werden dann durch den Rotationsschockpulverisierer fein
pulverisiert. So verfahrend, können effektiv Kaffeepulverproben erhalten
werden, welche gleichförmig in der Korngröße sind.
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Spezifizierend bezugnehmend auf Fig. 8 bis Fig. 10 treten rohe Kaffeebohnen,
welche getrocknet sind und ihren Feuchtigkeitsgehalt kleiner gleich 10%
haben, und von welchen die Endokarpen entfernt sind, zuerst durch ein Paar
grober Mahlwalzen 301 und 302, welche drehbar in gegenüberliegend
zueinander angeordnet sind, um ein grobes Pulver zu bilden. Nachfolgend wird das
grobe Pulver des weiteren mittels eines Rotationsschockpulverisierers oder
einer Zentrifugalprobenpulverisierungsausrüstung 317 fein pulverisiert, welche
umfaßt: einen konstanten Quantitätszuführungsabschnitt 318, einen
Pulverisierungsabschnitt 319 und Separierungsabschnitt 320. Der konstante
Quantitätszuführungsabschnitt 318 besteht in dieser Ausführungsform aus einer
sogenannten Vibrationszuführungseinheit. Somit hat der konstante
Quantitätszuführungsabschnitt 318 eine Zuführungsrutsche 322, deren eines Ende
geöffnet ist, um einen Austrittsabschnitt 321 zu bilden. Die
Zuführungsrutsche 322 ist horizontal angeordnet, und ein Boden der Zuführungsrutsche
322 ist am anderen Ende derselben bündig mit einer Fallöffnung 324 an
einem unteren Ende eines Einwurftrichters 323 angeordnet. Das andere Ende
der Zuführungsrutsche 322 ist gebildet, um von Blattfedern 325a und 325b
gestützt zu werden und um durch den Vibrator 326 oszilliert zu werden.
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Der Pulverisierungsabschnitt 319 hat einen Zuführungstrichter 327, dessen
unteres Ende in einer Zuführungsöffnung 328 gebildet ist, welche unterhalb
des Austrittsabschnittes 321 der Zuführungsrutsche 322 gebildet ist. Eine
Pulverisierungsscheibe 329, mit einer im wesentlichen kreisförmigen oberen
Fläche, ist unterhalb des Zuführtrichters 327 angeordnet. An einem unteren
Mittelpunkt der Pulverisierungsscheibe 329 ist ein runder Vorsprung oder eine
Nabe 323 gebildet, in welche ein Schaft bzw. eine Welle 331 eines
Kommutatormotors 330, der unterhalb der Pulverisierungsscheibe 329 angeordnet
ist, gepaßt ist. Andererseits sind eine Vielzahl von, z.B. 12 in dieser
Ausführungsform, Pulverisierungsflügeln bzw. -schaufeln oder -klingen 333
vertikal in äquidistant beabstandeter Relation zueinander an der äußeren
Peripherie der Oberseite der Pulverisierungsscheibe 329 angeordnet. Die
Pulverisierungsklingen 333 drehen mit hoher Geschwindigkeit zusammen mit
der Pulverisierungsscheibe 329 angetrieben durch den Motor 330. Eine
Schraube 331 wird verwendet, um die Pulverisierungsscheibe 329 an dem
Schaft bzw. eine Welle 331 zu befestigen.
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An der äußeren Peripherie der Pulverisierungsscheibe 329 ist ein zylindrischer
perforierter Ring 334, durch einen lichten Spalt zwischen dem perforierten
Ring 334 und den Pulverisierungsklingen 333 angeordnet. Eine Vielzahl von
Perforationen 334a sind in dem perforierten Ring 334 gebildet. Jede
Perforation 334a hat eine Dimension, welche, entsprechend der Dimension der
gewünschten Kaffeepulverprobe ausgewählt ist. In dieser Ausführungsform
ist die Dimension einer jeden Perforation 334a 50 um. Des weiteren ist ein
äußerer peripherer Ring 335 um die Peripherie des perforierten Ringes 334
angeordnet, um eine pulverförmige Sammelpassage 336 zwischen dem
äußeren peripheren Ring 335 und dem perforierten Ring 334 zu bilden.
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Der Abscheidungsabschnitt 320 besteht im wesentlichen aus einem
Zyklonabscheider 337, so daß der pulverförmige Sammeldurchgang 336 und der
Zyklonabscheider 337 untereinander tangentiell durch einen
Verbindungsbzw. Kommunikationsdurchgang 338 verbunden sind. Der Zyklonabscheider
337 hat ein unteres Ende, welche dichtend einer Probenflasche 339
gegenübersteht. Die Probenflasche 339 ist auf einen Ruhetisch 340 gesetzt,
welcher vertikal beweglich unter dem Einfluß einer Spiralfeder 341 ist.
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In der Nähe des Zyklonabscheiders 337 ist ein aus Stoff oder ähnlichem
hergestellter rohrförmiger Filter 342, angeordnet, welcher sich zwischen dem
oberen und dem unteren Ring 343 und 344 erstreckt. Ein inneres Rohr 345
und der obere Ring 343 des Zyklonabscheiders 337 sind untereinander mittels
einer U-förmigen Verbindungsröhre 346 verbunden. Des weiteren ist ein
Staubsammler 347 mit dem unteren Ende des unteren Ringes 334 verbunden,
lösbar und dichtend angeordnet.
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In einem Fall, wo die Probenpulverisierungsausrüstung 317 verwendet wird,
wird der Vibrator 326 derselben betrieben und Kaffeepulver, welches durch
das Paar der groben Mahlwalzen 301 und 302 grob pulverisiert ist wird in den
Zuführtrichter 323 geführt. Dann wird das in der Nähe des Falldurchganges
324 befindliche Kaffeepulver einer angemessenen Menge durch die
Zuführungsrutsche 322, welche durch den Vibrator 326 oszilliert wird zu einem
Austrittsabschnitt 321 befördert. Das Kaffeepulver fällt in den
Zuführungstrichter 327 und nachfolgend durch den Austrittsabschnitt 321. Das
Kaffeepulver wird dann auf die Pulverisierungsscheibe 329 durch die
Zuführungsöffnung 328 geliefert.
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Die Pulverisierungsscheibe 329 rotiert mit hoher Geschwindigkeit, z.B. mit
10.000 UpM oder mehr, durch den Kommutatormotor 330 angetrieben. Das
auf die Pulverisierungsscheibe 329 gelieferte Kaffeepulver wird durch
Zentrifugalkraft zerstreut und weggeblasen in Richtung des perforierten Ringes
334. Das Kaffeepulver wird dann unter den Aufprall- und Scherkräften der
Pulverisierungsklingen 333, welche mit hoher Geschwindigkeit rotieren, zu
feinen Kaffeepulverproben zerschlagen und pulverisiert. Kaffeepulverproben
welche kleiner als die Perforationen 343a des perforierten Ringes 334
pulverisiert sind entkommen in den pulversammelnden Durchgang 336 durch die
Perforationen 334a.
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Außerdem verursachen die mit hoher Geschwindigkeit rotierenden
Pulverisierungsklingen 333 bewegte Luft oder Wind, wodurch die pulverisierte
Kaffeepulverprobe befördert wird, zum Lecken durch die Perforationen 334a des
perforierten Ringes 334. Des weiteren transportiert die bewegte Luft die
Kaffeepulverprobe innerhalb des pulversammelnden Durchgangs 336, in den
Zyklonabscheider 337 durch den Verbindungsdurchgang 338.
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Die bewegte Luft zusammen mit der in den Zyklonabscheider 337 beförderten
Kaffeepulverprobe strömt nach unten, wie in einem Spiraldifusor durch den
konischen Abschnitt des Abscheiders 337. Die abgeschiedene
Kaffeepulverprobe fällt von dem unteren Ende des konischen Abschnittes hinunter in die
Probenflasche 339. Andererseits erreicht Kaffeepulver, welches kleiner äls
das oben erwähnte ist, z.B. in der Größenordnung von 20 um oder weniger,
und der Staub, den röhrenförmigen Filter 342, zusammen mit der bewegten
Luft, durch die innere Röhre 345, die Verbindungsröhre 346 und den oberen
Ring 343. Das Kaffeepulver wird durch den Filter 342 gefiltert und nur die
bewegte Luft strömt aus dem Filter 342 heraus. Das Kaffeepulver und der
Staub, welcher extrem fein und unadäquat für gewünschte Proben ist, fallen
von dem unteren Ring 344 in den Staubsammler 347. Luft, die durch den
Filter 342 tritt, wird aus der Pulverisierungsausrüstung 317 geführt.
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Die, wie oben beschrieben, auf eine vorbestimmte Größe vereinheitlichte
Kaffeepulverprobe wird mit einer vorbestimmten Menge in den Probenbehälter
3 gefüllt, und eine obere Oberfläche der Kaffeepulverprobe 5 in dem
Probenbehälter 3, wird geebnet. Der mit der Kaffeepulverprobe 5 gefüllte
Probenbehälter 3, wird in eine Kammer 1, in Richtung der Meßposition, durch den
Deckel 78 und die Öffnung 77 eingeführt, so daß, wie in Fig. 1 gezeigt ist,
der Drehgriff 71 leicht in die Kammer 1 gedrückt wird. Der Druckknopf 71b,
an dem Drehgriff 71 nahen Ende, wird betätigt, um die Klinke 71a, an dem
entfernten Ende des Drehgriffes 71, zu zwingen mit dem Haken 9 der
Halterung
4 einzugreifen. Nachfolgend drückt ein Bediener die Halterung 4
zusammen mit dem Drehgriff 71 in Richtung der Meßposition, um die Halterung
4, die darauf den Probenbehälter 3 hält, aus der Befüllungsposition in die
Meßposition zu bewegen. Dann wird der Deckel 78, in Fig. 5 gezeigt, entfernt
um die Öffnung 77 zu öffnen. Der Bediener ergreift den Griff 7 des
Probenbehälters 3, um denselben von der Halterung 4 zu demontieren, und nimmt den
Probenbehälter 3 aus der Kammer 1 durch die Öffnung 77 heraus. Die obere
Oberfläche der in den Probenbehälter 3 gefüllten Kaffeepulverprobe wird
geebnet.
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Nachfolgend wird der Probenbehälter 3 in die Meßkammer 101 durch die
Öffnung 77 gesetzt, und die Vorsprünge 8 an dem Probenbehälter 3 werden
jeweils in die Führungsrillen bzw. -nuten in der Halterung 4 gepaßt. Somit
wird der Probenbehälter 3 auf dem Halter 4, der in der Meßposition
angeordnet ist, angebracht. Der Deckel 78 wird dann in die Öffnung 77 gepaßt, um
dieselbe zu verschließen. Nachfolgend wird das nahe Infrarotspektrometer 10
betrieben, um die Messungen oder Bewertungen auszuführen. Nach
Vollendung der Bewertung wird der Drehgriff 71 gezogen, um die Halterung 4 aus
der Meßposition in die Befüllungsposition zu bewegen. Sobald die Halterung
4 in der Befüllungsposition angeordnet ist, wird der Drehgriff 71 gedreht, um
die Halterung 4 winkelförmig zu bewegen, damit die Kaffeepulverprobe
innerhalb des durch die Halterung 4 gehaltenen Probenbehälters 3, in den Behälter
58 fällt. Nachfolgend wird die Klinke 71a an dem entfernten Ende des
Drehgriffes 71 von dem Haken 9 auf der Halterung 4 ausgerückt. Es ist klar, daß
der Probenbehälter 3 aus der Kammer 1 durch die Öffnung 77 nach der
Bewertung entnommen werden kann, um die Kaffeepulverprobe an jeglichem
gewünschten Ort wegzuwerfen.
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Um exakte Erfassungswerte des Gehaltes zu erhalten, wird von der
Kaffeepulverprobe 5, die in den Probenbehälter 3 gefüllt werden soll, gefordert eine
niedrige Partikelgröße zu besitzen. Die Partikelgröße sollte 500 um sein oder
kleiner, bevorzugt etwa 50 um. Es ist wünschenswert, daß die
Meßgenauigkeit
+/-5% oder weniger ist. Dem entsprechend ist es notwendig das Sieb
52 der Siebeinrichtung 50, zum Sortieren der pulverisierten Kaffeepulverprobe
zu verwenden, wobei das Sieb Maschen kleiner als 500 um hat. Ebenfalls in
dem Fall, in dem die Proben Kaffeebohnen durch eine externe
Pulverisierungsausrüstung 317, welche nicht in die Bewertungsvorrichtung, in Fig. 1 gezeigt,
eingebaut ist pulverisiert wurde, kann die Bewertungsgenauigkeit gesichert
sein, wenn die pulverisierte Kaffeepulverprobe gesiebt ist und nur
Kaffeepulverproben mit einer Partikelgröße kleiner als 500 um in den Probenbehälter 3
gefüllt werden. Der Grund dafür ist, daß die Größe der Stärkemoleküle etwa
10 um ist, die Stärkemoleküle erscheinen nicht gleichförmig auf der oberen
Oberfläche des Probenbehälters, außer wenn die Kaffeepulverprobe
pulverisiert ist, um Partikelgrößen kleiner als 500 um zu haben, ansonsten sind die
Vibrationen der Moleküle, bedingt durch den nahen Infrarotlichtstrahl, nicht
exakt durchgeführt.
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Wie zuvor beschrieben kann der Schnittwinkel zwischen dem ausgewählten
der 10 Filter 13a bis 13j der Filteranordnung 13 und der optischen Achse des
leuchtenden Lichtes aus der Lichtquelle 11 auf jeden gewünschten Wert,
mittels des Betriebes des Motors 14 als Reaktion auf das Signal von der
eingabe-/ausgabesignalverarbeitenden Einrichtung 121 der Steuerungseinheit
120 eingestellt werden. Außerdem ist es grundlegend oder fundamental, daß
der ausgewählte Filter in solch einer Position benutzt wird, daß er der
optischen Achse des leuchtenden Lichtes senkrecht gegenübersteht. Es ist
möglich, die transmittierte nominelle Wellenlänge des ausgewählten Filters,
durch Verändern des Schnittwinkels des Filters zu der optischen Achse des
leuchtenden Lichtes durch eine optische Wellenlänge gleiten zu lassen. Die
transmittierte Wellenlänge ist, wenn der ausgewählte Filter seine Vorderseite
senkrecht zu der optischen Achse des leuchtenden Lichtes hat,
unterschiedlich von der, wenn der ausgewählte Filter seine Fläche unter einem anderen
Winkel als 90º kreuzend zu der optischen Achse hat. Wenn der Schnittwinkel
kleiner als 90º wird, gleitet die transmittierte nominelle Wellenlänge in
Richtung der kurzen Wellenlänge. Innerhalb eines Infrarotlichtstrahles im Bereich
von 1100 nm bis 2500 nm, gleitet die effektiv transmittierte nominelle
Wellenlänge üblicherweise um einige 10 nm, wie z.B. 70 nm, wenn sich die
Fläche des Filters aus 90º in Bezug auf die optische Achse des leuchtenden
Lichtes verändert. Dem entsprechend kann der Schnittwinkel der Fläche des
ausgewählten Filters mit Bezug auf die optische Achse des leuchtenden
Lichtes im wesentlichen kontinuierlich eingestellt werden, um eine
kontinuierliche Messung oder Bewertung innerhalb eines Bereiches von 1100 nm bis
2500 nm zu ermöglichen.
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Auch wenn die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform, 10 Filter 13a bis 13j
verwendet, ist es unnötig zu erwähnen, daß die Bewertung unter Benutzung
von nur einem einzigen Filter durchgeführt werden kann. In diesem Fall kann
der Einfallswinkel zwischen dem Licht aus der Lichtquelle und dem einzelnen
Filter fest oder variabel sein.
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Auch wenn aus Bequemlichkeit die Ausführungsform, mit der Durchführung
der Bewertung basierend auf den Erfassungssignalen von den
Lichtintensitätserfassungselementen 26 und 27 und ebenfalls dem
Lichtintensitätserfassungselement 28 beschrieben wurde, können auch nur die Elemente 26 und
27 verwendet werden oder es kann auch nur das Element 28 verwendet
werden. In letzterem Fall ist der Lichtintensitätsauswahlknopf 113 gedrückt,
um die Bewertung durchzuführen. Zusätzlich kann ein externer
Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Äußeren der Kammer 1, den
Temperatursensor 97 zum Erfassen der Temperatur innerhalb der Meßkammer 2,
ersetzen. In diesem Fall wird der Temperaturregler 99, in Reaktion auf ein
Signal von dem äußeren Temperatursensor betrieben.
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Auch wenn die Ausführungsform beschrieben wurde mit den
Gehaltsumrechnungskoeffizienten, den Temperatureinstellungswerten, den
Temperaturkorrekturwerten, den charakteristischen Koeffizienten und den
Bewertungskoeffizienten, die durch die Tastatur 128 eingegeben wurden, ist die Tastatur
128 nicht unbedingt erforderlich ist, wenn diese Werte oder Koeffizienten
vorangehend in einem ROM (Read Only Memory) innerhalb der
Speichereinrichtung 122 gespeichert wurden. Des weiteren muß der Drucker 127
nicht beschränkt sein auf den gezeichneten Einbautyp, sondern kann ebenfalls
ein extern anschließbarer Typ sein. Des weiteren, auch wenn die
Ausführungsform beschrieben wurde mit einem Paar von
Lichtintensitätserfassungselementen 26 und 27, angeordnet innerhalb der Integrationskugel 22, um die
Kompensation für die optische Symmetrie zu ermöglichen und zum
Vereinfachen des effizienten Empfangen des reflektierten Lichtes von der
Kaffeepulverprobe 5, muß die Anzahl der Elemente nicht auf zwei beschränkt sein,
sondern ein oder drei oder mehr Elemente können innerhalb der
Integrationskugel 22 angeordnet sein. Des weiteren kann die Bewertungsgenauigkeit
weiter gesichert sein, wenn die Erfassung der Lichtintensität des reflektierten
und des transmittierten Lichtes mehrfach bezüglich jeweils jedem der
optischen Filter 13a bis 13j, der optischen Filteranordnung 13 wiederholt wird
und der Mittelwert verwendet wird.