DE69623329T2

DE69623329T2 - Verfahren und vorrichtung zum mischen und analysieren von lebensmitteln, futter oder arzneimitteln

Info

Publication number: DE69623329T2
Application number: DE69623329T
Authority: DE
Inventors: Claus Borggaard; Hilmer Jensen; Freddy Petersen; Havn Thorup
Original assignee: Wolfking Danmark AS
Current assignee: GEA Food Solutions Denmark AS
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2016-02-10
Also published as: ATE223042T1; US5918977A; WO1996024843A1; EP0871878B1; EP0871878A1; DK171153B1; DE69623329D1; AU4619396A; DK15595A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von inhomogenem fließfähigem Nahrungsmittelmaterial, Futtermaterial oder pharmazeutischem Material in einem Behälter, der mit Mischvorrichtungen versehen ist, wobei das Verfahren umfasst, dass der Gehalt einer oder einer Anzahl von Komponenten in Proben, die von dem Material in dem Behälter genommen werden, gemessen und registriert wird.
Zerhacktes oder zerkleinertes Fleisch, beispielsweise zur Verwendung bei Hamburgern, wird herkömmlich aus Rohmaterialien in der Form von Fleisch und Fett hergestellt, die erhalten werden, wenn Teile geschlachteter Tiere und dergleichen verarbeitet und zugerichtet werden. Die Rohmaterialien werden grob auf eine Partikelgröße von 10-15 mm zerkleinert und in jeweiligen Behältern oder Wannen angeordnet, von denen eine beispielsweise reines Fleisch und eine andere ein fetthaltiges Fleisch oder möglicherweise reines Fett enthält. Die gewünschte Zusammensetzung des fertiggestellten Produktes wird durch Mischen der verschiedenen Typen von Fleisch- und Fettrohmaterialien in vorbestimmten Verhältnissen vorgesehen, so dass die Mischung bestimmte Vorgaben hinsichtlich Fett, Protein etc. erfüllt. Wenn das korrekte Verhältnis erreicht worden ist, werden die Rohmaterialien auf die am besten mögliche Art und Weise gemischt, ohne dass diese durch "Übermischen" verdorben werden. Anschließend wird die Mischung von dem Behälter ausgetragen und schließlich auf die gewünschte Partikelgröße zerkleinert, wobei danach das Produkt zur Herstellung von Hamburgern, Wurstmasse oder anderen Produkten verwendet wird.
Insbesondere kann der Fettgehalt in den Rohmaterialien erheblich variieren, und aus diesem Grund ist es erforderlich, den Fettgehalt einmal oder mehrere Male zu bestimmen und damit sicherzustellen, dass das fertiggestellte Produkt die Vorgaben erfüllt. Es kann entweder ein direktes oder ein indirektes Verfahren dazu verwendet werden, um sicherzustellen, dass das fertiggestellte Produkt den festgelegten Fettgehalt aufweist.
Das direkte Verfahren besteht darin, dass der Bediener auf der Basis seiner Erfahrung die verschiedenen Typen von Rohmaterialien in den Mischer in Prozentsätzen einführt, die geschätzt sind, um eine Mischung mit einem Überschuss an Fleisch zu erhalten. Wenn die Bestandteile gemischt worden sind, entnimmt der Bediener eine Probe, die in Bezug auf den Fettgehalt analysiert wird. Auf Grundlage des Ergebnisses der Analyse stellt der Bediener die Mischung durch Zusatz einer berechneten Menge an fetthaltigem Rohmaterial ein. Nach erneutem Mischen wird eine neue Probe genommen und analysiert. Das Ergebnis dieser Analyse erfüllt normalerweise die Vorgaben, so dass alles, was nun bleibt, darin besteht, den Mischvorgang zu beenden.
Das Verfahren erfordert viel Zeit und Aufwand, um sicherzustellen, dass das fertiggestellte Produkt die Vorgaben erfüllt. Sogar dann variiert der Gehalt der verschiedenen Bestandteile in dem fertiggestellten Produkt erheblich innerhalb der Grenzen der Vorgaben, so dass in manchen Fällen das Produkt relativ weit von dem Optimum entfernt liegt. Wenn Einstellungen und Mischvorgänge zu oft wiederholt werden müssen, können Probleme mit einer sogenannten "Übermischung" entstehen, die sich als Bildung von Fettschmierern und Exsudaten selbst manifestiert, was die Qualität des Produktes beeinflusst. Bei vielen Einrichtungen ist das Verfahren jedoch bevorzugt, da es flexibel ist und es möglich macht, die Rohmaterialien in ihrem ursprünglichen Zustand und ohne Analyse derselben zu verwenden.
Das indirekte Verfahren besteht darin, dass jede Charge an Rohmaterialien in Bezug auf ihren Gehalt an Fett, Protein und Wasser analysiert wird. Mit anderen Worten müssen von jedem Behälter oder jeder Wanne, die Rohmaterial enthalten, Proben genommen und analysiert werden. Danach werden die Ergebnisse der Analysen dazu verwendet, die Menge von jedem Typ an Rohmaterial zu berechnen, das zur Herstellung eines fertiggestellten Produktes mit vorbestimmten Vorgaben verwendet wird. Die Berechnung wird bevorzugt unter Verwendung eines speziellen Computerprogramms ausgeführt, da es notwendig sein kann, 5 bis 10 verschiedene Typen von Rohmaterialien zu verwenden. Wenn alle Anweisungen befolgt werden, erfüllt das fertiggestellte Produkt die Vorgaben.
Dieses Verfahren tendiert dazu, bei einer zunehmenden Anzahl von Einrichtungen bevorzugt zu werden, da es ermöglicht, eine "Übermischung" zu vermeiden und der optimalen Zusammensetzung näher kommt oder strengere Vorgaben einhält.
Bei beiden Verfahren wird der Fettgehalt mittels eines der gewöhnlichen Analyseverfahren in der fleischverarbeitenden Industrie bestimmt, von denen einige "im direkten Betrieb", d. h. durch den Bediener in dem Verarbeitungsraum, und andere "getrennt von dem direkten Betrieb", d. h. durch einen Assistenten in einem separaten Labor, ausgeführt werden. Der erste Typ der Analyseverfahren umfasst die Bestimmung von Fett mittels Röntgenstrahlung (Anyl-Ray) und die Bestimmung der Dichte (Scanalyser). Der letztere Typ umfasst eine nasschemische Analyse, Fosslet-Analyse, NIT-Durchlässigkeitsmessung (Tecator) und NIR-Reflexionsanalyse.
Diese beiden Verfahren erfordern, dass der Bediener bei der Entnahme einer Probe, die für die vollständige Materialmenge repräsentativ ist, erfahren sein muss.
Das US-A-4,844,619 (Weiler 8v Co.) offenbart eine speziell konstruierte Mischvorrichtung, die mit einer Vorrichtung zur Entnahme von Proben versehen ist, die in Bezug auf ihren Fettgehalt untersucht werden sollen. Die Vorrichtung umfasst eine längliche Mischwanne und einen Schneckenförderer, der in einer Längsausnehmung in dem Boden der Wanne angeordnet ist. Die Schnecke dient dazu, während des Mischprozesses Material von einem Ende der Wanne zu dem anderen Ende zu bewegen. Wenn sich die Schnecke in einer Richtung dreht, kann sie auch neues Rohmaterial in die Wanne fördern, während sie mit der entgegengesetzten Rotationsrichtung ein vollständig gemischtes Fleischprodukt aus der Wanne fördern kann.
Die Vorrichtung zur Probenahme ist unterhalb der Mischwanne angeordnet und ähnlich einem Fleischwolf mit einer Schnecke ausgebildet. Fleischmaterial von der Ausnehmung in der Mischwanne fällt in den Fleischwolfhinunter, und dieser schiebt es gegen eine mit Löchern versehene Scheibe mit einem sich drehenden Messer vor, wodurch schließlich das Material auf eine geeignete Partikelgröße zerhackt wird. Wenn das Material in der Mischwanne analysiert werden soll, wird der Fleischwolf gestartet und es wird eine geeignete Menge einer fein zerhackten Probe an dem Ende des Fleischwolfs gesammelt. Der Fettgehalt der Probe wird in einer separaten Messausstattung bestimmt, die mittels Röntgenstrahlen arbeitet.
Bei dieser Mischvorrichtung ist es nicht erforderlich, dass der Bediener bei der Entnahme einer repräsentativen Probe erfahren sein muss. Die Probe, die automatisch entnommen und mittels des Fleischwolfs fein zerhackt wird, sollte repräsentativ für das Material in der Mischwanne sein, da der Schneckenförderer in der Ausnehmung in der Wanne zur Folge hat, dass die verschiedenen Rohmaterialien miteinander gemischt werden.
Die US-A-4,171,164 (The Kartridg Pak Co.) offenbart ein System, bei dem Fleisch ohne Fett bzw. Fleisch mit Fett in eine Mischwanne in Prozentsätzen eingeführt werden, die einen bestimmten Prozentsatz von Fett in dem Produkt in der Wanne nach einem Mischen ergeben. Das System kann zwei separate Leitungen umfassen, von denen jede einen jeweiligen Typ von Rohmaterial an die Mischwanne vorschiebt.
Zunächst werden die Rohmaterialien grob auf eine Partikelgröße von 10- 15 mm zerkleinert und werden anschließend an jeweilige Messvorrichtungen gepumpt, die Dual-Energy-Röntgenstrahlung zur kontinuierlichen Bestimmung des Fettgehalts in jedem Typ von Rohmaterial verwenden. Danach wird der Materialfluss von jedem Typ an Rohmaterial mittels Trichtervorrichtungen gemessen, die Material sammeln und auf einige Wägezellen wirken. Schließlich werden die beiden Typen von Rohmaterialien zusammen in die Mischwanne eingeführt. Der Prozentsatz an Fett in der Mischwanne kann kontinuierlich auf Grundlage der Messergebnisse berechnet werden. Das Verhältnis zwischen dem Fluss der beiden Materialströme wird so gesteuert, um schließlich eine Mischung mit einem vorbestimmten Prozentsatz an Fett zu erreichen. Beispielsweise kann die Pumpe in einer der Leitungen mit einem konstanten Ausgang und die Pumpe in der anderen Leitung mit einem variierenden Ausgang abhängig von den augenblicklichen und integrierten Messergebnissen betrieben werden.
Die Rohmaterialien, die zusammen in die Wanne eingeführt worden sind, werden gemischt, um eine homogene Masse zu bilden, die in einen Trichter ausgetragen und in das gewünschte Produkt, beispielsweise Wurstmasse, fein zerhackt wird.
Das System erfordert eine erhebliche Menge an Ausstattung, die vorgesehen und gewartet werden muss. Ferner basiert es darauf, dass das Material unverändert durch die Analyse gelangt, sowie auf der Messung des gesamten Materials. Diese Bedingungen können nur durch äußert wenige Analyseverfahren erfüllt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren des eingangs erwähnten Typs vorzusehen, mit dem es möglich ist, den Gehalt einer oder einer Anzahl von Komponenten eines in einem Behälter zu mischenden Materials dadurch zu bestimmen, dass automatisch Proben genommen und analysiert werden, wobei es das Verfahren auch möglich macht, zu bestimmen, ob das Material in dem Behälter in eine homogene Masse gemischt worden ist. Es muss auch möglich sein, das Verfahren sogar dann zu verwenden, wenn die Größe einer automatisch genommenen Probe kleiner als die repräsentative Menge ist, die erforderlich ist, um den Gehalt der Komponenten mit der gewünschten Genauigkeit zu bestimmen, wobei die repräsentative Menge, wenn mit Fleischprodukten der oben beschriebenen Typen gearbeitet wird, gewöhnlich 5-10 kg beträgt.
Die obige Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass:
- Material von dem Behälter durch ein Rohr entfernt wird, das benachbart des Behälters angeordnet ist und mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht,
- das Material, das entfernt worden ist, in ein Segment des Rohres bewegt wird, das zur Ausführung von Messungen ausgebildet ist,
- die Wirkung gemessen wird, die durch das in dem Rohrsegment angeordnete Material auf elektromagnetische Energie, die in das Rohr eingeführt wird, bewirkt wird,
- die obigen Schritte a-c, die möglicherweise die Einführung von vollständig oder teilweise neuem Material in das Rohrsegment umfassen, einmal oder mehrere Male wiederholt werden, und
- die einzelnen Messwerte oder -sätze derselben von den einzelnen Messvorgängen registriert werden.
Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird es nicht nur möglich, den Gehalt von Komponenten in dem Material automatisch zu bestimmen, sondern es ist auch gleichzeitig möglich, den Mischprozess zu überwachen und relativ kleine Proben zu verwenden, d. h. erheblich kleiner als die 5-10 kg, die erforderlich sind, wenn grob zerkleinerte Fleischprodukte verarbeitet werden. Somit weist das Verfahren gemäß der vorliegende Erfindung wesentliche Vorteile gegenüber den derzeit verwendeten Verfahren auf.
Die Entnahme von Proben und die Analyse des Materials in dem Mischbehälter kann automatisch ausgeführt werden. Das Verfahren erfordert nicht, dass Bediener bei der Entnahme repräsentativer Proben des Materials erfahren sein müssen. Die Bestimmung beispielsweise des Fettgehalts in Fleischprodukten, die gemischt werden, kann sooft wie gewünscht erfolgen, und jedes Mal wird die Probe von dem Mischbehälter auf dieselbe Art und Weise entnommen, was zu einer Verbesserung der Reproduzierbarkeit beiträgt. Die Ausstattung muss nur für relativ kleine Proben bemessen sein, da die Entnahme und das Messen der Proben lediglich wiederholt wird, bis die Gesamtsumme der Messungen repräsentativ ist und die gewünschte Genauigkeit vorsieht. Mit anderen Worten können die mechanischen Teile klein sein, und das Volumen an Material, das zur Messung bei jedem Zyklus verwendet wird, kann so gewählt werden, dass es für das verwendete Messverfahren optimal ist.
Der Gehalt von Komponenten in dem Material kann während des gesamten Mischvorgangs durch automatische und wiederholte Probenahme und Analyse überwacht werden, und es ist möglich, zu bestimmen, wann das Material die erforderliche Homogenität erreicht hat. Ein neuartiges Merkmal auf diesem Gebiet, dass der Mischprozess unterbrochen werden kann, sobald das Material ausreichend und vollständig gemischt worden ist.
Bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Mischausstattung zu verwenden, die bereits bei den Einrichtungen installiert ist. Alles, was erforderlich ist, besteht darin, diese mit einer Vorrichtung zur Entnahme von Proben und zur Durchführung der Analyse zu versehen.
Es ist ein deutlicher Vorteil, die Analyse direkt an dem Material, das gemischt wird, auszuführen, anstatt an jeder Charge von Rohmaterial, wie es bei dem bisher bekannten indirekten Verfahren der Fall ist, das oben beschrieben ist. Fleisch, das an anderen Orten in derselben Einrichtung verarbeitet worden ist, kann nach einer Zerkleinerung direkt in dem Mischer verwendet werden, ohne dass es zuerst analysiert und von anderen Chargen getrennt gehalten werden muss. Es besteht auch kein Bedarf nach einem genauen Wiegen der Mengen des Fleisches, das in den Mischbehälter eingeführt wird, oder nach einer Verwendung komplizierter und teuerer Datenverarbeitungsprogramme zur Einstellung des Prozentsatzes von Fett. Eine erneute Überprüfung ist unnötig.
Gegebenenfalls können die Rohmaterialien mehrere Male in Folge eingeführt werden, beispielsweise wenn zunächst eine Vormischung aus zwei Rohmaterialien hergestellt werden soll und anschließend eine fertige Mischung durch Zusatz eines dritten Rohmaterials hergestellt wird. Diese Tatsache kann beispielsweise verwertet werden, wenn die fertiggestellte Mischung zwei Komponenten enthält, die das Messverfahren nicht voneinander unterscheiden kann. Wenn beispielsweise eine Wurstmasse mit einem bestimmten Prozentsatz zwischen Schweinefleisch und Rindfleisch gewünscht ist, kann eine Vormischung mit dem korrekten Verhältnis zwischen Schweinefleisch und Fett hergestellt werden, wobei danach Rindfleisch und Fett hinzugesetzt werden können, bis die Mischung mit der gewünschten Zusammensetzung hergestellt worden ist.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Verbindung mit dem Mischen fetthaltiger Fleischrohmaterialien verwendet werden, aber es ist auch möglich, es mit denselben Vorteilen mit anderen der fließfähigen Materialien, die beschrieben sind, zu verwenden, unabhängig davon, ob diese in der Form von Partikeln oder in flüssiger Form vorliegen.
Interessierende Materialien sind beispielsweise:
- pflanzliche Nahrungsmittel, wie beispielsweise Weizen, Gerste, Roggen, Mais, Reis, Kaffee und Kakao in der Form ganzer Körner oder des gemahlenen Produkts (Analyse von Protein, Stärke, Kohlenhydraten und/oder Wasser), Saaten, wie beispielsweise Erbsen und Bohnen, wie beispielsweise Sojabohnen (Analyse von Protein, Fett und/oder Wasser), Produkte, die hauptsächlich aus pflanzlichen Rohmaterialen bestehen oder gefertigt sind, wie beispielsweise Snacks, Teig, pflanzliche Mischungen, Margarine, Speiseöle, Faserprodukte, Schokolade, Zucker, Sirup, Pastillen und getrocknetes Kaffeeextrakt (Pulver/Granulat),
- tierische Nahrungsmittel, wie beispielsweise Milchprodukte, z. B. Milch, Joghurt und andere saure Milchprodukte, Eiscreme, Käse (Analyse von Protein, Kohlenhydraten, Lactose, Fett und/oder Wasser), Fleischprodukte, beispielsweise Schweinefleisch, Rindfleisch, Schafsfleisch, Geflügelfleisch und Fisch in der Form zerhackter oder emulgierter Produkte (Analyse von Protein, Fett, Wasser und/oder Salzen) und Eier, alle in mehr oder weniger gefrorenem Zustand,
- Futter, beispielsweise Pillen oder trockene/feuchte Futtermischungen aus pflanzlichen Produkten, Fetten und proteinhaltigen Rohmaterialien, einschließlich Heimtiernahrung,
- pharmazeutische Produkte, wie beispielsweise Tabletten, Mischungen, Cremen und Salben.
Eine bestimmte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, dass das in dem Rohrabschnitt vorhandene Material während einer Messung eine Menge bildet, die zur Bestimmung einer oder einer Anzahl von Komponenten des Materials in dem Behälter auf der Basis eines aufgezeichneten Messwertes oder eines -satzes derselben nicht repräsentativ ist, und dass der Gehalt einer oder einer Anzahl von Komponenten des Materials in dem Behälter dadurch bestimmt wird, dass die Schritte a-d von Anspruch 1 so oft mit Einführung von neuem Material in das Rohrsegment wiederholt werden, bis die Gesamtsumme der Mengen an Material, das nacheinander in das Rohrsegment eingeführt und darin gemessen wurde, eine repräsentative Menge bildet, wobei danach der Gehalt der betreffenden Komponente oder betreffenden Komponenten auf der Basis der Messwerte oder Sätze derselben, die registriert worden sind, berechnet wird.
Die Probenahme und Analyse sollte bevorzugt auf eine nicht zerstörende Art und Weise ausgeführt werden und zulassen, dass das Probenmaterial unbeschädigt in den Behälter zurückgeführt werden kann. Aus diesem Grund wird das Verfahren der Erfindung bevorzugt dadurch ausgeführt, dass das Material, das bezüglich Komponenten und Größe von Partikeln relativ zu dem Material in dem Behälter im wesentlichen unverändert ist, in das Rohrsegment eingeführt wird, und dass, wenn die Messung ausgeführt worden ist, das Material zu dem Behälter bei einem Abstand von der Öffnung zurückgeführt wird, die zur Entfernung von Material von dem Behälter dient.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren dadurch ausgeführt, dass Material von dem Behälter entfernt wird, das Material, das von dem Behälter entfernt worden ist, zu dem Segment des Rohrs bewegt wird, und die Messung eines Effekts, der durch das Material auf elektromagnetische Energie bewirkt wird, ausgeführt wird, während das Material in dem Behälter mittels der Mischvorrichtungen behandelt wird, wodurch es möglich wird, Zeit zu sparen und möglicherweise die Entnahme von Proben von dem Behälter zu erleichtern.
Durch Ausführen der Messungen, während sich das Material in dem Rohrsegment in Ruhe befindet, ist es auch möglich, Messverfahren zu verwenden, die relativ lange Messperioden erfordern.
Material, das in dem Rohrsegment vorhanden ist und Luft oder Gas enthält, wird bevorzugt auf einen Druck zwischen 200 und 2000 kPa (2 und 20 bar) komprimiert, bevor die Messung ausgeführt wird. Hierdurch werden Luftblasen, die möglicherweise in dem Material vorhanden sind, komprimiert oder aufgelöst, so dass normalerweise die Messgenauigkeit verbessert und die Messung vereinfacht wird.
Zur Messung der Eigenschaften einer Probe ist es möglich, verschiedene Typen elektromagnetischer Energie bevorzugt durch die Verwendung elektromagnetischer Energie in der Form von Mikrowellen mit Frequenzen im Intervall zwischen 300 MHz und 300 GHz, Single-Energy-, Dual- Energy- oder Multi-Energy- Röntgenstrahlung oder Strahlung im nahen Infrarot zu verwenden.
Die Bezeichnung "Spektroskopie im nahen Infrarot" (NIR) wird für Messverfahren verwendet, die auf der Wechselwirkung zwischen Stoff und elektromagnetischer Strahlung in dem Wellenlängenintervall von 700 bis 2500 nm basieren. Der Grund zur Verwendung dieser Bezeichnung liegt darin, dass sie denjenigen Teil des Infrarotwellenlängenintervalls abdeckt, das dem sichtbaren Spektralintervall von 400 bis 700 nm am nächsten liegt. In der Literatur wird die Bezeichnung "Nah-Nah-Infrarotintervall (near-near-infrared interval)" (N²IR) für elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von 700 bis 1200 nm verwendet.
Fleisch besteht im Wesentlichen aus Wasser, Protein und Fett. Jeder Typ von chemischer Bindung, beispielweise O-H, C-H, C=O, C-N, N-H absorbiert Licht bei Wellenlängen, die für den bestimmten Teil des Moleküls charakteristisch sind. Die Absorption wird dadurch bewirkt, dass zwei verschiedene Atome, die aneinander gebunden sind, als ein elektrischer Dipol wirken, der Energie von den elektrischen und magnetischen Feldern in der Strahlung aufnimmt, was zur Folge hat, dass die Gruppe aus Atomen schwingt. Das Licht, das durch eine C=O-Bindung in einem Triglycerid absorbiert wird, besitzt eine Wellenlänge, die sich von derjenigen unterscheidet, die durch eine C=O-Bindung in einem Proteinmolekül absorbiert wird. Durch Messung der Abschwächung von Licht, das durch eine Fleischprobe verläuft und eine dieser charakteristischen Wellenlängen aufweist, ist es möglich, den Prozentsatz einer Komponente des Fleischs zu bestimmen.
Messungen in dem Intervall des nahen Infrarot können auf zwei Arten ausgeführt werden, nämlich entweder durch Senden von Licht durch die Probe (Durchlässigkeit (Transmission) im nahen Infrarot; NIT) oder auf der Basis der Reflexion von der Oberfläche der Probe (Reflexion im nahen Infrarot, NIR). Bei Proben mit einem hohen Wassergehalt, wie beispielsweise Fleisch, kann NIT bei Messungen oberhalb 1300 nm nicht verwendet werden, da die Absorption in den Wassermolekülen bei längeren Wellenlängen viel zu hoch ist. Wenn ein Si-Detektor verwendet wird, ist es nur möglich, bei kürzeren Wellenlängen von etwa 1050 nm zu arbeiten, da dieser Typ von Detektor bei längeren Wellenlängen unempfindlich ist.
Reflexionsmessungen besitzen den Nachteil, dass sie durch ein Quarzglasfenster ausgeführt werden müssen, da gewöhnliches Glas für einen großen Teil des Lichts im nahen Infrarot undurchlässig ist. Es kann nicht vermieden werden, dass Fett von dem grob zerkleinerten Fleisch an der Innenseite des Quarzglasfensters anhaftet, wodurch möglicherweise fehlerhafte Messungen bewirkt werden. Ferner ist eine Reflektionsmessung nicht so repräsentativ wie eine NIT-Messung, da das gemessene Volumen klein ist.
Aus diesem Grund werden optimale Zustände zum Messen dadurch erreicht, dass Messungen im nahen Infrarot durch Durchlassen/Übertragen (Transmission) durch eine physikalische Weglänge in dem Messrohr von beispielsweise 50-60 mm ausgeführt werden. Die Probe bleibt während des Bruchteils einer Sekunde bevorzugt stationär, während dem die Messung ausgeführt wird. Die Probe sollte soweit wie möglich frei von Lufttaschen sein, und dies wird durch Komprimieren der Probe erreicht.
Die nahe infrarote Strahlung kann durch Verwenden der folgenden Materialien detektiert werden:
- Si: ein hochempfindlicher und günstiger Typ eines Detektors, der in dem Intervall von 400 bis 1100 nm verwendet wird.
- Ge: kaum so sensitiv wie Si, kann aber von 800 bis 1800 nm verwendet werden.
- InGaAs: nur halb so empfindlich wie Si, reagiert aber sehr schnell und kann von 800 bis 1760 nm verwendet werden.
- PbS: niedrige Empfindlichkeit, ist aber billig und kann von 650 bis 10000 nm verwendet werden. Es ist eine Temperaturstabilisierung erforderlich.
- PMT (Photo Multiplier Tube oder Photomultiplierröhre): Dies ist bei weitem der empfindlichste Typ von Detektor.
Messungen an natürlichen Produkten haben gezeigt, dass keine lineare Korrelation zwischen der Absorption von Licht und dem Prozentsatz einer Verbindung der Probe besteht. Die Extinktion/Absorbanz lässt sich nicht nur auf die Anwesenheit von Absorptionsmittelverbindungen in der Probe zurückführen, sondern wird auch durch die Streuung von Licht in der Probe beeinflusst. Ferner muss berücksichtigt werden, dass die Zusammensetzung von natürlichen Produkten so kompliziert ist, dass sich Absorptionen, die durch verschiedene Verbindungen oder funktionelle Gruppen bewirkt werden, miteinander in dem Spektrum überlappen. Aus diesem Grund ist es in Verbindung damit notwendig, kompliziertere mathematische Modelle, beispielsweise neuronale Netzwerke oder klassische statistische Verfahren zu verwenden, um den Gehalt einer Verbindung in der Probe zu bestimmen.
Untersuchungen mit zerkleinerten Fleischrohmaterialien an einem NIT- Analyseinstrument haben gezeigt, dass es möglich ist, die drei Hauptkomponenten Fett, Wasser und Protein sogar in einer Situation zu bestimmen, in der sich diese infolge anderer Zusätze nicht auf 100% aufsummieren.
Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Strahlung, die durch Wechselwirkung mit Stoff gestreut und abgeschwächt wird. Die Strahlung wird durch eine Röntgenstrahlenquelle erzeugt, die aus einem Elektronenbeschleuniger und einer Anode besteht, gegen die die beschleunigten Elektronen veranlasst werden, aufzutreffen. Bei Röntgenstrahlung steigt die Streuung und Abschwächung, die während des Durchgangs des Strahls der Strahlung durch einen Substanz erfolgt, merklich mit einem Anstieg der Anzahl von Elektronen in der Substanz, die mit der Strahlung wechselwirken können. Die Änderung in der Wechselwirkung ist insbesondere in der Nähe bestimmter Energien merklich, den sogenannten "Absorptionskanten".
Für eine lange Zeit sind Röntgenstrahlen dazu verwendet worden, die Zusammensetzung einer Mischung zu messen, und Absorptionsspektren für eine Serie von Substanzen sind bekannt. Die Differenz zwischen dem Massenschwächungskoefiizienten für Fett (Fettgewebe) und Protein/Wasser (Fleisch) kann bei Energien von in etwa 0 bis 100 keV gemessen werden. In diesem Intervall ist es möglich, Röntgenstrahlen bei der Bestimmung des Prozentsatzes von Fleisch und Fett in einem Material zu verwenden.
Wenn möglich wird bevorzugt eine Single-Energy-Röntgenstrahlungsmessvorrichtung verwendet. Wenn das Fleischprodukt Luft enthält, wird eine Dual-Energy-Röntgenstrahlungsausstattung verwendet, da die hohe Energie zur Messung der Dichte kalibriert werden kann. Die Messungen können kontinuierlich oder auf Grundlage diskreter Zählungen ausgeführt werden. In beiden Fällen ist es notwendig, eine stark gebündelte/parallel gerichtete Strahlung zu verwenden, was eine wesentliche Verringerung des Messvolumens bewirkt. Um ein repräsentatives Volumen zu messen, ist es häufig notwendig, eine sehr große Anzahl von Messungen durchzuführen.
Es kann vorteilhaft sein, Messungen mit sich nacheinander ändernden Energien auszuführen, um den dynamischen Bereich und Kontrast eines Systems zur Messung von Fett zu erhöhen.
Das Röntgenstrahlenfenster kann aus einem leichten Material, wie beispielsweise Epoxid bestehen. Die Kapazität einer einzelnen Messung mit einem Röntgenstrahlenfenster mit maximaler Größe kann 150 cm³ betragen.
Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen, die sich so verhalten, als bestünden sie aus elektrischen (E) und magnetischen (H) Wellen. Die Eindringtiefe und Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen sind in unterschiedlichen Substanzen unterschiedlich. Diese Differenz wird zur Messung von Komponenten von Nahrungsmitteln ausgenutzt. Wenn mit diesen Verfahren gemessen wird, ist der Energiepegel so gering, dass die Probe nur geringfügig erwärmt wird.
Derzeit ist nur eine Vorrichtung, die den Fettgehalt in zerkleinertem Fleisch messen kann, bekannt. Diese Vorrichtung ist von der Torry Research Station in Schottland entwickelt worden und derart ausgebildet, um die Dämpfung von Mikrowellen zu messen, die entlang der Oberfläche des Fleisches durchgelassen werden.
Bei einer bis jetzt noch nicht veröffentlichten Serie von Untersuchungen mit einer Mikrowellenmessvorrichtung unter Verwendung einer Durchlässigkeitsmessung ist der Fettgehalt in zugerichteten Stücken, die grob bis auf eine Größe von 3 bis 10 mm zerkleinert worden sind, über einen breiten Bereich (4-83% Fett) gemessen worden. Die Proben wurden in einem rechtwinkligen Wellenleiter angeordnet, und die Durchlässigkeit unter Verwendung von Mikrowellen im Bereich von 1,7 bis 2,6 GHz geprüft. Es hat sich herausgestellt, dass es möglich ist, den Gehalt von Fleisch und Fett unter Verwendung von drei verschiedenen Messprinzipien zu messen: Abschwächung, Phasenverschiebung und Zeitverzögerung. Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung von Durchlässigkeitsmessungen im Vergleich zu Oberflächenmessungen ist die Möglichkeit, ein relativ großes Messvolumen zu verwenden.
Durch Kombination einer Abschwächungsmessung mit einer Phasenverschiebungsmessung ist es möglich, ein Verfahren vorzusehen, das gegenüber Änderungen der Dichte der Proben unempfindlich ist. Dies bedeutet, dass Luftblasen in der Probe ignoriert werden können. Eine Zeitverzögerungsmessung ist vorteilhaft, wenn die Streuung der Wellen unbekannt ist, wobei die Messung an der direkten Welle zwischen dem Sender und dem Empfänger durch das Messobjekt ausgeführt wird. Die Zeitverzögerung zu der vorderen Flanke eines empfangenen Impulses kann nach den auf dem Gebiet der Radartechnologie bekannten Prinzipien gemessen werden.
Mikrowellen können zum Messen von gefrorenen oder teilweise gefrorenen Fleischprodukten ungeeignet sein, da die Wassermoleküle nicht dazu in der Lage sind, sich zu drehen, wenn sie in dem festen Zustand (Eis) sind. Aus diesem Grund werden Mikrowellen durch gefrorene Produkte kaum beeinflusst.
Bei der Ausführung der Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Einfluss des Materials auf die elektromagnetische Energie bevorzugt durch Messen der Abschwächung, Phasenverschiebung oder Zeitverzögerung der Mikrowellen in dem Rohrsegment in der Form eines Mikrowellen-Wellenleiters, durch Messen der Abschwächung von Röntgenstrahlen quer durch ein Material, das in dem Rohrsegment enthalten ist, oder durch Messen des Transmissionsgrades oder der Extinktion eines Materials, das in dem Rohrsegment enthalten ist, in dem Intervall im nahen Infrarot (NIT) gemessen.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Transmissionsgrad oder die Extinktion des Materials, das in dem Rohrsegment angeordnet ist, bei einer Anzahl von Wellenlängen in dem Intervall zwischen 700 und 2400 nm und insbesondere zwischen 700 und 1200 nm gemessen wird, wobei danach der Gehalt einer oder einer Anzahl von Komponenten des Materials auf der Basis der Messwerte oder eines Satzes derselben, die registriert worden sind, bestimmt wird.
Es hat sich herausgestellt, dass eine NIT-Messung zur Bestimmung der Partikelgröße in dem Material in dem Rohr verwendet werden kann. Wenn es beabsichtigt ist, kann der Transmissionsgrad oder die Extinktion eines partikulären Materials, das in dem Rohrsegment positioniert ist, dementsprechend bei verschiedenen Wellenlängen in dem Bereich von 700 bis 2400 nm und insbesondere 700 bis 1200 nm gemessen werden, und die Partikelgröße des Materials wird auf der Basis der Messwerte oder Sätze derselben, die registriert worden sind, bestimmt.
Eine spezielle Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung umfasst, dass die Messwerte oder Sätze derselben dazu verwendet werden, um sicherzustellen, ob oder wann die Mischung in dem Behälter ausreichend homogen ist, um zu ermöglichen, dass der Mischvorgang beendet und das Material möglicherweise von dem Behälter ausgetragen oder einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt ausgesetzt werden kann. Dies macht es möglich, Probleme mit einer sogenannten "Übermischung" zu vermeiden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung kann zur Einstellung der Zusammensetzung des Materials in dem Mischbehälter verwendet werden. Diese Ausführungsform umfasst, dass der Gehalt einer oder einer Anzahl von Komponenten des Materials auf der Basis der Messwerte oder Sätze derselben, die registriert worden sind, bestimmt wird, und dass die Ergebnisse oder ihre Abweichung von Sollwerten oder Information über den Bedarf nach Zusatz von Material in Hinblick auf eine Vergrößerung des Gehalts einer Komponente des Materials in dem Behälter, um einen Sollwert zu erreichen, auf einer Displayeinheit angezeigt wird/werden und/oder zur Steuerung einer Dosierungssteuereinheit verwendet wird/werden, die dem Behälter zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, eine Defizitmenge einer Komponente dem Material in dem Behälter hinzuzufügen.
Eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung umfasst, dass der Transmissionsgrad oder die Extinktion eines partikulären Materials, beispielsweise eines zerkleinerten Fleischprodukts mit einer durchschnittlichen Partikelgröße zwischen 2 und 30 mm, bei einer Anzahl von Wellenlängen in dem Intervall im nahen Infrarot und bevorzugt zwischen 700 und 1200 nm gemessen wird, wobei danach die Messwerte oder Sätze derselben, die registriert worden sind, dazu verwendet werden,
- um den Gehalt einer oder einer Anzahl von Komponenten des Materials, beispielsweise in einem Fleischprodukt und bevorzugt seinen Gehalt an Fett, Protein, Collagen und/oder Wasser, zu bestimmen, und/oder
- um sicherzustellen, ob oder wann die Mischung in dem Behälter bezüglich einer oder einer Anzahl von Komponenten ausreichend homogen ist, um zu ermöglichen, dass der Mischvorgang beendet und das Material möglicherweise von dem Behälter ausgetragen oder einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt unterzogen wird.
Dies macht es möglich, eine Anzahl verschiedener Parameter von wesentlicher Bedeutsamkeit für einen zufriedenstellenden Mischprozess zu steuern oder zu bestimmen.
Die vorliegende Erfindung steht auch mit einer Anlage zum Mischen eines inhomogenen fließfähigen Nahrungsmittelmaterials, Futtermaterials oder pharmazeutischen Materials in Verbindung und umfasst einen Behälter für das Material, der mit Mischvorrichtungen versehen ist, wobei die Anlage dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ferner benachbart des Behälters angeordnet eine Prüfeinheit aufweist, die umfasst: ein Rohr mit einer Öffnung, die mit dem Innenraum des Behälters zur Entfernung von Material von diesem in Verbindung steht, ein Förderelement 18 in dem Rohr zum Fördern von Material, das durch die Öffnung entfernt worden ist, in ein Segment des Rohres, das dazu ausgebildet ist, Messungen auszuführen, eine Messvorrichtung, die benachbart des Segments des Rohres angeordnet und derart ausgebildet ist, dass sie elektromagnetische Energie in das Segment überträgt und den Einfluss auf diese Energie, der durch das in dem Segment vorhandene Material ausgeübt wird, misst, eine Steuereinheit, um zu bewirken, dass der Messvorgang, der umfasst, dass vollständig oder teilweise neues Material in das Segment eingeführt wird und sein Einfluss auf elektromagnetische Energie gemessen wird, wiederholt wird, und eine Aufzeichnungseinheit, die mit der Messvorrichtung verbunden und derart ausgebildet ist, so dass sie einzelne Messwerte oder Sätze derselben für Material, das in den jeweiligen Messvorgängen gemessen worden ist, aufzeichnet.
Die Messvorrichtung umfasst bevorzugt eine Lichtquelle auf einer Seite des Rohrsegments und einen Lichtempfänger auf der gegenüberliegenden Seite, und dass die Wände des Rohrsegments, die in dem Strahlenweg zwischen der Lichtquelle und dem Lichtempfänger liegen, aus einem Material bestehen, das zumindest für das Wellenlängenintervall des Lichts, das überprüft werden soll, abhängig von dem fließfähigen Material, an dem Messungen ausgeführt werden sollen, lichtdurchlässig ist.
Eine Ausführungsform der Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle und der Lichtempfänger vom Breitspektrumtyp sind, und dass eine drehbare Filterscheibe in dem Strahlenweg zwischen der Lichtquelle und dem Lichtempfänger angeordnet ist, wobei die Filterscheibe eine Anzahl von Filter umfasst, die unter gleichen Abständen von der Rotationsachse der Scheibe angeordnet und jeweils derart ausgebildet sind, dass sie erlauben, dass Strahlen eines jeweiligen Wellenlängenintervalles hindurchgelangen können, wobei ein Motor auf der Welle der Scheibe dazu ausgebildet ist, dass er zu einem Zeitpunkt einen Filter in den Strahlenweg bringt.
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass eine Anzahl monochromatischer Lichtquellen, von denen jede dazu ausgebildet ist, dass sie Licht in einem jeweiligen Wellenlängenintervall emittiert, auf einer Seite des Rohrsegmentes angeordnet ist, und dass ein Lichtempfänger auf der gegenüberliegenden Seite des Rohrsegmentes angeordnet ist.
Damit können zwischen 4 und 20 monochromatische Lichtquellen in der Form von Laserdioden auf einer Seite des Rohrsegments angeordnet und derart ausgebildet sein, damit jede in einem jeweiligen Wellenlängenintervall in dem Bereich zwischen 700 und 1200 nm Licht emittieren kann.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Entnahme von Proben zum Gebrauch in der Anlage gemäß der Erfindung in Verbindung mit der Überprüfung eines fließfähigen Materials. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie ein Rohr, das eine Öffnung zur Aufnahme des zu überprüfenden Materials und ein Rohrsegment umfasst, das zur Ausführung der Überprüfung geeignet ist, ein bewegbares Verschlusselement, das in dem Rohr in der Nähe der Öffnung zur Aufnahme von Material angeordnet ist, und ein Förderelement umfasst, um Material zu fördern, das in dem Rohrsegment aufgenommen worden ist, das zur Ausführung der Überprüfung ausgebildet ist. Unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, eine Probe direkt aus dem Mischbehälter zu entnehmen und diese in dem Messraum einer Analyseausstattung anzuordnen.
Das Verschlusselement kann derart ausgebildet sein, dass es in Verbindung mit der Aufnahme von Material geöffnet und in Verbindung mit der Förderung von Material geschlossen werden kann, das in das Rohrsegment aufgenommen worden ist, welches dazu ausgebildet ist, die Prüfung auszuführen. Diese Ausführungsform verhindert, dass das Material zurückfließen kann.
Die Vorrichtung kann ein zweites Verschlusselement in dem Rohr auf der Seite des Rohrsegments gegenüberliegend der Aufnahmeöffnung umfassen, wobei das zweite Verschlusselement derart ausgebildet ist, dass es für eine Periode geschlossen wird, während das Förderelement vollständig oder teilweise neues Material in das Rohrsegment fördert, das derart ausgebildet ist, um die Prüfung auszuführen, und dass es geöffnet wird, wenn das Material, das geprüft worden ist, aus dem Rohrsegment bewegt wird. Hierdurch wird es möglich, das Material während der Messungen zu komprimieren und es aus dem Messbereich hinaus zu drücken, wenn die Messung ausgeführt worden ist.
Bevorzugt ist das Förderelement ein Plunger, der auf eine fluiddichte Art und Weise entlang des Innenraums des Rohrs verschiebbar ist. Hierdurch werden Schmierprobleme, die von Schneckenförderern bekannt sind und einen Fettfilm auf den Fenstern ergeben können, der für die Messung störend ist, in einem hohen Grad verhindert.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen oder eine Anzahl pneumatischer Zylinder mit zugehörigem Kolben, die dazu ausgebildet, das Förderelement und/oder die Verschlusselemente in dem Rohr zu betätigen.
Wie erwähnt ist, hat sich herausgestellt, dass die Partikelgröße von fließfähigem Material unter Verwendung von NIT-Messungen bestimmt werden kann. Aus diesem Grund ist es, wenn es gewünscht ist, auch möglich, eine Partikelgrößenbestimmung dadurch auszuführen, dass der Transmissionsgrad oder die Extinktion einer Probe des Materials, das in dem Rohrsegment angeordnet ist, bei einer Anzahl von Wellenlängen in dem nahen infraroten Bereich (NIT) gemessen wird, und die Partikelgröße des Materials durch Vergleich des Satzes von Messwerten, die erhalten worden sind, mit entsprechenden Datensätzen für Materialien mit einer bekannten Partikelgröße oder durch Einsetzen des Messwertsatzes in einen Algorithmus bestimmt wird, der auf der Basis von Datensätzen für Materialien mit bekannten Partikelgrößen vorgesehen ist.
Somit ist es beispielsweise möglich, die Partikelgröße eines Materials in einer Mischwanne oder einem Mischbehälter zu bestimmen, oder zu bestimmen, ob zwei Rohmaterialien mit verschiedenen Partikelgrößen ausreichend vollständig gemischt worden sind.
Die repräsentative Menge, die zur Bestimmung des Prozentsatzes einer Komponente, beispielsweise Fett, erforderlich ist, kann mit der Größe der Partikel variieren. Wenn die Partikelgröße bekannt ist, ist es möglich, die repräsentative Menge zu berechnen, und auf Grundlage dieses Werts ist es möglich, zu bestimmen, wie oft der Probenahme- und Messzyklus des Verfahrens gemäß der Erfindung in einer Anlage wiederholt werden muss, in der nur kleine Mengen zu einem Zeitpunkt überprüft werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Messprozedur in der kürzestmöglichen Zeit mit einer gegebenen Genauigkeit auch in solchen Fällen auszuführen, in denen die Partikelgröße des Materials erheblich variiert.
Die Messungen der Partikelgröße können an vollständig oder teilweise neuem Material wiederholt werden, das in dem Rohrsegment angeordnet wird, und der Wert der Partikelgröße oder der Abweichung der Messungen von einem vorbestimmten Wert, der gefunden worden ist, kann für eine kontinuierliche Steuerung oder Überwachung einer Vorrichtung verwendet werden, die das Material zerkleinert oder mahlt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Messungen für eine dynamische Steuerung verschiedener Prozesse zu verwenden.
Es ist möglich, Messungen bei einer Anzahl von Wellenlängen in dem nahen Infrarotbereich zwischen 700 und 1200 nm auszuführen. Dies ist bevorzugt, wenn mit Fleischprodukten, die Fett enthalten, gearbeitet wird.
In dem folgenden detaillierten Abschnitt der vorliegenden Beschreibung wird die Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer Anlage gemäß der Erfindung zeigt, die in der Draufsicht und teilweise im Schnitt gezeigt ist,
Fig. 2 eine Anlage von einem ihrer Enden zeigt,
Fig. 3a-3f eine Vorrichtung zeigen, die in der Anlage zum automatischen Entnehmen von Proben und zur Analyse derselben in einer Messausstattung verwendet wird, wobei diese Figur die Vorrichtung in verschiedenen Betriebsstellungen zeigen,
Fig. 4 den Transmissionsgrad bei verschiedenen diskreten Wellenlängen von Proben aus Fleisch zeigt, das mehr und weniger Fett enthält, wie in der Messausstattung gemessen ist,
Fig. 5 eine andere Ausführungsform der Messausstattung in der Vorrichtung gemäß den Fig. 3a-3f zeigt,
Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der Messausstattung zeigt,
Fig. 7 eine vierte Ausführungsform der Messausstattung zeigt,
Fig. 8 NIT-Spektren von zwei Fleischtypen in zwei verschiedenen Zerkleinerungsgraden zeigt, und
Fig. 9 ein Klassifikationsdiagramm auf Grundlage einer Hauptkomponentenanalyse von durchschnittlichen Spektren ist.
Die Anlage von Fig. 1 umfasst einen herkömmlichen Mischer 1 mit einem Mischbehälter 2, der in der Lage ist, je nach Bedarf zwischen 1200 und 4500 kg Fleischmaterial aufzunehmen. In dem Behälter 2 sind zwei Mischvorrichtungen vorgesehen, die zwei zueinander parallele Wellen 3 mit radialen Stangen umfassen, die Schaufeln 4 tragen. Die Mischvorrichtungen können in beide Richtungen mittels einer Motoranordnung 5 gedreht werden. Die Anordnung wird mit einem Bedienfeld 6 gesteuert, mit dem ein Bediener das Mischprogramm auswählt, das für den Betriebsablauf geeignet ist.
In dem Ende des Behälters 2 gegenüberliegend zu dem der Motoranordnung 5 ist eine Austragsöffnung vorgesehen, die mit einer Falltüre 7 (Fig. 2) ausgerüstet ist, die derart ausgebildet ist, um mittels eines pneumatischen Zylinders 8 geöffnet und geschlossen zu werden. Der Boden des Behälters 2 ist mit einer gekrümmten gestrichelten Linie gezeigt. Während des Austrags besteht die Neigung, dass sich Material in dem tieferen linken Teil des Behälters sammelt, von wo es durch die Mischvorrichtung in Richtung der Austragsöffnung "geschaufelt" wird.
Auf einer Seite trägt der Mischbehälter 2 einen Schneckenförderer 9, der eine zusätzliche Vorrichtung zum Austrag von Material von dem Behälter bildet. Der Schneckenförderer 9 kann in einer mit Löchern versehenen Scheibe enden, die einen rotierenden Satz von Messern aufweist, die dazu ausgebildet sind, das Material während seines Austrags zu zerkleinern.
Die EP-A-0,569,854 (WOLFKING DANMARK A/S) umfasst eine Beschreibung einer Mischvorrichtung dieses Typs.
Bei der beschriebenen Ausführungsform trägt der Behälter an seiner Wand eine Vorrichtung zur Entnahme von Proben von dem Material in dem Behälter und zur Analyse der Proben (Fig. 1). Eine Steuereinheit 6a, die unterhalb des Bedienfelds 6 angeordnet ist, ist elektrisch mit der Vorrichtung verbunden. Die Steuereinheit 6a dient dazu, die Funktionen der Vorrichtung zu steuern und Messdaten von der Vorrichtung bezüglich einer automatisch genommenen Probe beispielsweise in der Form von Signalen aufzunehmen und zu verarbeiten, die den Fettgehalt der Probe ausdrücken. Die Steuereinheit 6a steht in Signalverbindung mit dem Bedienfeld 6 des Mischers, so dass die verarbeiteten Daten von der Vorrichtung dem Bediener gezeigt oder zur automatischen Überprüfung und Steuerung des Mischprogramms verwendet werden können, das in dem Bedienfeld 6 gespeichert ist.
Die Konstruktion und Funktion der Probenahmevorrichtung wird aus den Fig. 3a-3f offensichtlich, die verschiedene Betriebsstellungen in einem Zyklus zeigen, der die Entnahme einer Probe von dem Behälter 1 und deren Analyse umfasst.
Die Vorrichtung umfasst ein Rohr 10, das aus drei Rohrsegmenten 10a, 10b und 10c besteht, die miteinander über Flansche 11 verbunden sind. Die untersten und obersten Segmente 10a und 10c sind winklig angeordnet, so dass das Rohr 10 aus einem vertikalen Zentralteil und zwei horizontalen Endteilen besteht. In die vertikale Wand des Behälters 2, die in Fig. 1 links gezeigt ist, ist eine Öffnung in der Nähe des Bodens geschnitten, wobei die Öffnung das untere horizontale Endteil des Rohrs aufnimmt, und bei einem Niveau oberhalb der Welle 3 ist eine zweite Öffnung geschnitten, um das obere horizontale Endteil des Rohrs aufzunehmen. Über Flansche 12 an den Endteilen ist das Rohr 10 an dem Behälter 2 gegenüberliegend den Öffnungen befestigt, so dass Material automatisch in den untersten Rohrabschnitt 10a fließt und mittels einer Fördervorrichtung in dem Rohr an den Behälter zurückgeführt werden kann.
An dem unteren Rohrsegment 10a ist ein Zylinder 14, dessen unteres Ende geschlossen ist, über einen Flansch 13 befestigt. In dem Zylinder 14 sind zwei Kolben 15 und 16 vorgesehen. Der obere Kolben 15 trägt ein kurzes Rohr 17, das in der Lage ist, in einem unteren vertikalen Teil des Rohrsegments 10a zu gleiten, während der untere Kolben 16 einen Plunger 18 trägt, der einen Außendurchmesser entsprechend dem Innendurchmesser des kurzen Rohrs 17 aufweist, so dass der Plunger in dem kurzen Rohr gleitet. Die schwarzen Bereiche in den Fig. 3a-3f stellen Dichtungen dar, die eine Abdichtung zwischen relativ zueinander bewegbaren Teilen vorsehen.
Eine Kolbenstange 19 ist an der unteren Seite des Kolbens 16 befestigt und ragt auswärts zu dem Boden des Zylinders 14 vor. Die Kolbenstange 19 umfasst eine Leitung 20 für Druckluft und ein Kopplungsteil 21 zur Kopplung mit einem Druckluftrohr. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Druckluftrohre und ihre Verbindungen mit Steuerventilen in den Figur nicht gezeigt.
Durch die Leitung 20 kann Luft unter Druck in den Zwischenraum zwischen den Kolben 15 und 16 eingeführt werden, was zur Folge hat, dass der Kolben 15 aufwärts gedrängt wird. Kopplungsteile 22 und 23 zur Verbindung mit Druckluftrohren sind auch in dem Boden des Zylinders 14 bzw. in dem Flansch 13, der den oberen Bereich des Zylinders bildet, ausgebildet.
Das zentrale Teil des Rohrsegments 10b dient als eine Messkammer in Verbindung mit Messungen der Transparenz des Fleischmaterials gegenüber Infrarotlicht verschiedener Wellenlängen. Zu diesem Zweck umfasst das Rohrsegment 1 Ob zwei Fenster 24 aus Glas oder einem anderen transparenten Material, das in zueinander weisende Ausschnitte in der Rohrwand eingesetzt ist. Das Rohrsegment 10b trägt ein Gehäuse 25, das verschiedene Vorrichtungen enthält, um die Transparenz des Materials jedes Mal zu messen, wenn es zwischen den Fenstern 24 vorhanden ist.
Das obere Rohrsegment 10c umfasst einen Flansch 26, an dem ein Zylinder 27 mit einem geschlossenen Ende befestigt ist. Ein Kolben 28 ist in dem Zylinder verschiebbar und trägt auf seiner rechten Seite einen Plunger 29, der in dem horizontalen Teil des Rohrsegments 10c verschiebbar ist. In dem geschlossenen Ende des Zylinders 27 ist ein Kopplungsteil 30 für ein Druckluftrohr ausgebildet, und der Flansch 26 umfasst ein ähnliches Kopplungsteil 31 für Druckluft.
Die Funktion der Anlage wird nun detailliert beschrieben.
Verschiedene Typen von nicht analysierten Rohmaterialien, grob zerhackt und anschließend in jeweiligen Lagerwannen angeordnet, werden ausgewogen und in dem Behälter 2 angeordnet, in dem sie für eine kurze Zeitperiode durch Rotation der Mischvorrichtungen gemischt werden. Eine PLC-Einheit (nicht gezeigt), die durch die Steuereinheit 6a gesteuert wird, betätigt die Ventile an den Druckluftrohren, die mit der Vorrichtung durch die Kopplungsteile 21, 22, 23, 30 und 31 verbunden sind, auf eine Art und Weise, die zur Folge hat, dass die Kolben 15, 16 und 28 die in Fig. 3a gezeigten Positionen einnehmen. Anschließend werden die Mischvorrichtungen veranlasst, sich in einer solchen Richtung zu drehen, dass das Material in der Nähe des Bodens des Behälters 2 in Richtung der Öffnung in der Nähe des Bodens des Behälters bewegt und durch die Öffnung nach außen und in das untere Rohrsegment 10a gedrängt wird. In den Figur ist das Material durch gepunktete Bereiche dargestellt.
Wenn der Druck des Materials gegen die Öffnung maximal ist, d. h. wenn eine Schaufel 4 benachbart der Öffnung ist, wird die folgende Probenahme- und Messprozedur eingeleitet:
Druckluft wird in den Raum zwischen den Kolben 15 und 16 eingeführt, was zur Folge hat, dass sich der Kolben 15 mit dem kurzen Rohr 17 aufwärts in eine obere Stellung bewegt, in der der obere Rand des kurzen Rohrs 17 an eine innere Leiste eine kurze Distanz über dem unteren horizontalen Endteil des Rohrs angrenzt. In dieser Stellung, die in Fig. 3b gezeigt ist, schließt das kurze Rohr 17 das Material ein, das durch die Mischvorrichtungen in den vertikalen Teil des Rohrs gedrängt worden ist, wobei das Rohr an dem oberen Bereich bereits durch den Plunger 29 geschlossen worden ist.
Nun wird das Material, das eingeschlossen worden ist, durch Luft unter Druck, die in den Raum zwischen den Boden des Zylinders 14 und den Kolben 16 über das Kopplungsteil 22 eingeführt wird, komprimiert, was zur Folge hat, dass sich der Kolben 16 mit dem Plunger 18 aufwärts bewegt, wodurch das Volumen verringert wird, das für das eingeschlossene Material verfügbar ist. Gleichzeitig wird das Volumen des Raums zwischen dem Kolben 15 und dem Kolben 16 entsprechend verringert, und der folgliche Druckanstieg wird mittels der Leitung 20 und einem Rückschlagventil entlastet, das an dem zugehörigen Druckluftrohr angeordnet und auf einen vorbestimmten Druck eingestellt ist.
Während der Startphase der Anlage, d. h. wenn der erste Zyklus ausgeführt wird, enthält der vertikale Teil des Rohrs 10 hauptsächlich Luft, wobei sich aus diesem Grund der Kolben 16 mit dem Plunger 18 in eine obere Stellung bewegt, in der der Kolben 16 an die untere Seite des Kolbens 15 angrenzt. Wenn einige Zyklen ausgeführt worden sind, enthält der vertikale Teil des Rohrs 10 jedoch hauptsächlich Fleischmaterial und nur einen geringeren Prozentsatz an Luft. Dies ist die Betriebssituation, die nun beschrieben wird.
In diesem Betriebszustand bewegt sich der Kolben 16 mit dem Plunger 18 nur in eine Zwischenstellung, von der ein Beispiel in Fig. 3c gezeigt ist. In dieser Stellung herrscht ein Gleichgewicht zwischen dem Druck in dem eingeschlossenen Material und der aufwärts gerichteten Kraft, die durch den Kolben 16 ausgeübt wird. Es erfolgt eine Kompression auf einen relativ hohen Druck, um den Einfluss der Luft auf die Messung zu verringern oder zu beseitigen, die an dem Material zwischen den Fenstern 24 ausgeführt wird. Mit den Querabmessungen des Kolbens 16 und des Plungers 18, wie in der Zeichnung gezeigt ist, wird eine Druckverstärkung um den Faktor 5 erreicht, was einen Druck in dem Material von 1250 kPa (12,5 bar) erzeugt, wenn die komprimierte Luft auf einen Druck von 250 kPa (2,5 bar) eingestellt ist.
Nach dieser Kompression des Materials in dem vertikalen Teil des Rohrs 10 werden Messungen der Transparenz des Materials zwischen den Fenstern 24 bei einer Anzahl von Wellenlängen in dem Infrarotbereich ausgeführt, und die Messergebnisse werden zur Berechnung einer oder einer Anzahl charakteristischer Eigenschaften des Materials verwendet. Die Konstruktion und die Funktion der Messausstattung wird nun in Verbindung mit der Erläuterung von Fig. 3d beschrieben.
Wenn die Messungen ausgeführt worden sind, wird der Druck in dem vertikalen Teil des Rohrs 10 dadurch auf atmosphärischem Druck ausgeglichen, dass der Kolben 28 mit dem Plunger 29 in Richtung nach links bewegt wird, wobei Druckluft auf der rechten Seite des Kolbens 28 über das Kupplungsteil 31 eingelassen wird. Wenn der vertikale Teil des Rohrs 10 an dem oberen Bereich geöffnet ist, kann sich Material von diesem Rohr nach außen in den horizontalen Teil des Rohrs in dem Rohrsegment 10c und ferner in den Behälter 2 ausdehnen. Sobald der Druck in dem vertikalen Teil des Rohrs fällt, wird der Kolben 16 mit dem Plunger 18 in Richtung seiner obersten Stellung, die in Fig. 3e gezeigt ist, bewegt, wodurch weiteres Material von dem vertikalen Teil ausgetragen und in den Behälter hinausgedrängt wird.
Wenn der Kolben 28 mit dem Plunger 29 die äußerste linke Position erreicht hat, wird der Kolben in Richtung der anfänglichen rechten Stellung umgekehrt, wobei Druckluft an die linke Seite des Kolbens 28 durch das Kupplungsteil 30 eingelassen wird, wobei der Druck auf der rechten Seite des Kolbens gleichzeitig beseitigt wird. Während dieser Umkehrbewegung drängt der Plunger 29 Material aus dem oberen horizontalen Teil des Rohrs in dem Segment 10c und zurück in den Behälter 2. Auf diese Art und Weise wird Material, das in das Rohrsegment 10a durch die Öffnung in der Nähe des Bodens des Behälters eingetreten ist, in den Behälter 2 zurückgeführt. Während der Umkehrbewegung schließt der Plunger 29 erneut den vertikalen Teil des Rohrs 10 an dem oberen Bereich, wie aus Fig. 3f offensichtlich ist.
Anschließend wird der Kolben 15 mit dem kurzen Rohr 17 und der Kolben 16 mit dem Plunger 18 in Richtung ihrer unteren Stellungen bewegt, wobei Druck auf die obere Seite des Kolbens 15 über die Druckluftleitung angelegt ist, die mit dem Kupplungsteil 23 verbunden ist. Während der Abwärtsbewegung des kurzen Rohres 17 und des Plungers 18 in dem vertikalen Rohr erzeugt die Zunahme des Volumens einen unteratmosphärischen Druck in diesem. Während des letzten Teils der Bewegung des kurzen Rohrs 17 wird ein Durchgang zwischen dem vertikalen Rohrsegment 1 Ob und dem unteren horizontalen Endteil in dem Rohrsegment 10a vorgesehen, so dass Material in das vertikale Teil des Rohrs gesaugt wird. Die Öffnung dieses Durchgangs erfolgt bevorzugt gleichzeitig, wenn eine Schaufel 4 gegenüberliegend der Öffnung in der Nähe des Bodens des Behälters angeordnet ist, so dass gleichzeitig eine Saugwirkung an das Material von einer Seite und ein Druck von der anderen Seite angelegt wird. Auf diese Art und Weise wird neues Material in das Rohrsegment 10a bewegt.
Wenn die Kolben 15 und 16 ihre unterste Position erreicht haben und der Kolben 28 in seiner äußersten rechten Stellung ist (Fig. 3a), ist ein Anteil des Materials in dem vertikalen Teil des Rohrs zurück in den Behälter ausgestoßen worden, und ein neuer Anteil von Material ist von dem Boden des Behälters zur nachfolgenden Komprimierung und Messung in dem vertikalen Teil des Rohrs aufgenommen worden. An diesem Punkt ist ein Arbeitszyklus beendet. Auf diesen Zyklus können unmittelbar neue ähnliche Arbeitszyklen in einem gegebenen Rhythmus, beispielsweise jede Sekunde (Ausbildung der Zykluszeit eine Sekunde), folgen. Der Innendurchmesser des vertikalen Teils des Rohrs und das Hubvolumen des Plungers 18 können beispielsweise so bemessen sein, dass jeder Arbeitszyklus 200-400 ml an neuem Material in das Rohr bewegt. Nach einem oder einigen Arbeitszyklen ist das neue Material in dem Raum zwischen den Fenstern 24 eingeführt worden, wobei danach die Messung ausgeführt werden kann.
Durch Wiederholung der Messung von neuen Anteilen von Material, die in den Raum zwischen den Fenstern 24 eingeführt worden sind, wird schließlich eine ausreichende Anzahl von Messdaten erhalten, so dass ihre Gesamtsumme repräsentativ wird, wodurch es möglich wird, den Fettgehalt in dem grob zerkleinerten Material mit der erforderlichen Genauigkeit zu bestimmen. Die Menge an Material, die erforderlich ist, um repräsentative Messungen zu erreichen, hängt von dem Typ und der Partikelgröße des Materials ab. Es sollte für die Materialien bestimmt werden, die am üblichsten verwendet werden, vgl. Beispiel 1.
Nun wird die Messausstattung in Fig. 3d detaillierter beschrieben. Sie umfasst eine Breitspektrumlichtquelle 32, die Licht, in dem vorliegenden Fall in dem Bereich im nahen Infrarot zwischen 700 und 1200 nm, in den Arbeitsbereich emittiert. Die vorliegende Ausführungsform umfasst eine Wolfram-Halogen-Lampe, die einen Hauptprozentsatz der elektrischen Energie in dem infraroten Spektralbereich emittiert und eine Leistung zwischen 20 und 70 Watt aufweist.
In der Nähe der Lichtquelle 32 ist ein bevorzugt elliptischer Reflektor 33 derart angeordnet, dass das Licht hauptsächlich in Richtung nach rechts gelenkt wird. Eine drehbare Filterscheibe 34 ist zwischen der Lichtquelle 32 und dem Fenster 24 in dem Rohrabschnitt 10b angeordnet, wobei die Scheibe zwischen 6 und 20, beispielsweise 12, verschiedene Filter 35 umfasst, von denen jeder einen Lichtdurchgang bei einer jeweiligen Wellenlänge durch die Fenster 24 in dem Rohrabschnitt 10b zulässt. Das monochromatische Licht, das durch das linke Fenster eintritt, erfährt während des Durchgangs durch das Material in dem Rohr einen wesentlichen Verlust, wobei es das Rohr durch das rechte Fenster verlässt, um auf einen Breitspektrum-Photodetektor 36, beispielsweise einen Si-Wafer, aufzutreffen.
Die Abschwächung des Lichts in dem Material lässt sich auf die Absorption, die durch die verschiedenen Komponenten in dem Material bewirkt wird, wie auch die Streuung und Reflexion von Licht zurückführen, die durch Phasenübergänge oder Partikel in dem Material bewirkt wird. Die Absorption hängt von den Komponenten und der Wellenlänge ab.
Somit erzeugt der Photodetektor 36 Signale abhängig von dem Gehalt von Komponenten in dem Material, das überprüft wird, und der Wellenlänge. Das Signal wird verstärkt, gefiltert, digitalisiert und in einem elektronischen Speicher gespeichert. Die Fenster und der Pfad des Lichtstrahls sind so bemessen, dass der Detektor 36 Licht empfängt, das durch ein Materialvolumen von mehr als 100 ml geführt wurde. Das Materialvolumen entspricht dem Volumen des Raums zwischen den Fenstern 24.
Die Messausstattung umfasst einen Schrittmotor 37 zur Drehung der Filterscheibe 34, um die Filter 35 nacheinander in den Pfad des Lichtstrahls zwischen der Lichtquelle 32 und dem Detektor 36 zu bringen. Jedes Mal, wenn ein neuer Filter in eine Messposition angeordnet worden ist, wird das Signal von dem Detektor 36 registriert und gespeichert, wobei die Stärke dieses Signals von der Absorption des betreffenden Materials in dem Wellenlängenbereich des Filters abhängt. Wenn Messwerte für alle Filter in der Scheibe 34 registriert und gespeichert worden sind, ist der Messvorgang vollständig. Die Entfernung von Material von dem Bereich zwischen den Fenstern 24 kann dann durch Öffnen des oberen Bereichs des vertikalen Teils des Rohrs eingeleitet werden.
Fig. 4 zeigt das Signal von dem Detektor 36 während einer Drehung der Filterscheibe 34. Die obere Kurve stellt eine fein zerhackte Probe aus Schweinefleisch mit einem Fettgehalt von etwa 50% dar. Die Probe ist in dem Rohrsegment 1 Ob angeordnet. Die untere Kurve ist mit einer fein zerhackten Probe aus Rindfleisch mit etwa 5% Fett aufgezeichnet worden. Die Proben dämpfen das Licht in etwa 4000 mal. Die Spitzenwerte der Kurven stellen den Transmissionsgrad bei den 11 verschiedenen Wellenlängen dar. Es ist zu sehen, dass die Proben das Licht bei den verschiedenen Wellenlängen infolge des unterschiedlichen Gehalts von Fett und Wasser in den Proben verschieden abschwächen, wobei dies zur Berechnung dieser Werte verwendet wird.
Mittels der gespeicherten Messwerte berechnet die Dateneinheit 6a automatisch den Gehalt von beispielsweise Fett in dem Material, wobei ein Programm mit den erforderlichen Berechnungsroutinen in die Einheit gelesen worden ist. Wenn mit grob zerkleinertem Fleischmaterial gearbeitet wird, wie beschrieben ist, ist ein einzelnes Ergebnis nicht ausreichend zuverlässig, und aus diesem Grund ist es erforderlich, den Probenahme- und Messzyklus mehrere Male, beispielsweise 10 mal, zu wiederholen, bis es möglich ist, einen ausreichend zuverlässigen Wert des Fettgehalts auf der Basis der Gesamtsumme der Messwerte oder -ergebnisse zu berechnen.
Wenn das Material homogen ist, beispielsweise in dem Fall von zerkleinertem Fleisch oder Fleischemulsionen, können zufriedenstellend genaue Ergebnisse bereits durch Ausführung eines einzelnen Messzyklus erreicht werden.
Unter Verwendung der gespeicherten Messwerte ist es möglich, den Gehalt verschiedener Komponenten in dem Material zu bestimmen, beispielsweise Fett, Protein, Collagen und Wasser. Wenn eine Anzahl von Sätzen von Messwerten, die von jeweiligen Probenahme- und Messzyklen erzeugt werden, verwendet wird, wird eine wesentliche Verbesserung der Genauigkeit der Ergebnisse erreicht, wobei dies insbesondere von Wichtigkeit ist, wenn der gemessene Abschnitt in jedem Zyklus nicht repräsentativ ist.
Ferner können die Messwerte von jedem Probenahme- und Messzyklus dazu verwendet werden, um sicherzustellen, ob die Mischprozedur auf eine optimale Weise ausgeführt ist. Somit kann der Fettgehalt des Materials für jeden Probenahme- und Messzyklus berechnet werden, und das Ergebnis kann mit dem vorhergehenden Ergebnis oder mit dem Durchschnitt einer Anzahl unmittelbar vorhergehender Ergebnisse verglichen werden. Wenn eine große Abweichung gefunden wird, zeigt dies, dass das Material in dem Behälter immer noch inhomogen ist und dass der Mischbetrieb fortgesetzt werden muss. Wenn die Abweichung nur ziemlich klein oder unterhalb eines bestimmten Grenzwertes ist, kann die Homogenität des Materials durch Fortsetzen des Mischbetriebs nicht weiter verbessert werden, wobei aus diesem Grund dieser Betrieb beendet wird. Auf diese Art und Weise ist es normalerweise möglich, die Dauer des Mischbetriebs auf die strikt erforderliche zu verringern, und die weitere mechanische Bearbeitung des Materials wird vermieden.
Anstelle der Abweichung ist es möglich, die Standardabweichung der Ergebnisse zur Steuerung der Dauer des Mischbetriebs zu verwenden. Wenn die berechnete Standardabweichung für die letzten Zyklen unter ein bestimmtes Niveau fällt, oder wenn sie durch Fortsetzen des Mischbetriebs nicht verbessert wird, zeigt dies, dass der Mischbetrieb zu beenden ist.
Es ist bereits, bevor das Material so homogen wie gewünscht geworden ist, in vielen Fällen möglich, den Fettgehalt oder dergleichen mit einer zufriedenstellenden Genauigkeit beispielsweise auf der Basis der Tendenz der Ergebnisse zu bestimmen, um einen endgültigen Wert anzunähern. Somit kann es relativ früh in dem Mischvorgang möglich sein, die Menge an fetthaltigem Fleisch vorherzusagen, das dem Material in dem Behälter zugefügt werden muss, damit das Material, das aus dem vollständigen Mischprozess resultiert, mit den Vorgaben übereinstimmt. Aufgrund dessen macht es das Verfahren und die Anlage möglich, die Zusammensetzung des Materials schnell einzustellen, wobei dies dazu beiträgt, um sicherzustellen, dass das Material nicht länger als nötig einer mechanischen Bearbeitung unterzogen wird, um eine homogene Mischung zu erreichen. Wenn es mittels der Messungen möglich ist sicherzustellen, dass das Material in dem Behälter die gewünschte Homogenität aufweist, kann eine endgültige Überprüfung des Fettgehalts auf der Basis der Messergebnisse von den letzten Messzyklen gemacht werden.
Offensichtlich ist es möglich, die Zusammensetzung des Materials während des Mischvorgangs gleichzeitig durch Zusatz von fetthaltigem Material einzustellen, wodurch es möglich wird, dass das Endprodukt strenge Vorgaben erfüllt oder nah bei einem optimalen Fettgehalt innerhalb gegebener Vorgaben ohne unnötige Erhöhung der Mischzeit liegt. Der Zusatz von fetthaltigem Material in Verbindung mit der Einstellung kann manuell oder automatisch ausgeführt werden.
All diese Berechnungen und Schätzungen werden automatisch durch die Dateneinheit 6a auf der Basis der empfangenen Messdaten ausgeführt. Wenn diese Einheit unterstützt durch ein Programm, das in diese eingelesen worden ist, beispielsweise sicherstellt, dass die Ergebnisse stabil sind, kann sie automatisch ein Signal an das Bedienfeld 6 senden, das angibt, dass der Mischvorgang bezüglich der Homogenität beendet ist, wobei danach das Bedienfeld 6 selbst oder ein Bediener, der ein Signal von dem Bedienfeld empfängt, die Motoranordnung, die die Mischvorrichtungen antreibt, stoppen kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden Messungen unter Verwendung einer Strahlung im nahen Infrarot ausgeführt. Das Material, das in dem Rohr 10 vorgeschoben wird, kann jedoch unter Verwendung anderer Typen oder einer Anzahl verschiedener Typen von elektromagnetischer Energie überprüft werden. Beispielsweise kann unterstromig des Rohrsegments 10b ein weiteres Rohrsegment mit Messvorrichtungen eingesetzt werden, um den Wassergehalt des Materials in der flüssigen Phase mittels von Mikrowellenenergie zu bestimmen. In diesem Fall kann der Eisgehalt des Materials als Differenz zwischen dem Wasserprozentsatz, der mit der Messung im nahen Infrarot in dem Rohrsegment bestimmt ist, und dem Wasserprozentsatz bestimmt werden, der unter Verwendung von Mikrowellen bestimmt ist. Anstelle einer Breitspektrum-Lichtquelle hinter einer Filterscheibe ist es möglich, diskrete monochromatische Lichtquellen zu verwenden, von denen jede Licht bei einer jeweiligen Wellenlänge abstrahlt. Fig. 5 zeigt eine derartige Ausführungsform, die Laserdioden anstelle der Lampe und der Filterscheibe verwendet. Die Ausführungsform von Fig. 5 besitzt den Vorteil, dass sie keine bewegenden Teile aufweist.
Die Ausführungsform umfasst eine Serie von (Hochleistungs-) Laserdioden 40, von denen jede Licht einer vorbestimmten Wellenlänge einwärts an die Materialprobe ausstrahlt. Typischerweise werden 4-20 Dioden, die alle auf demselben Chip sitzen, verwendet. Jede Laserdiode emittiert Licht bei einer eindeutigen Wellenlänge in dem Bereich von 800-1050 nm, was es unnötig macht, Filter zu verwenden. Zur Messung des Lichts, das durch eine Probe mit einer Dicke von 5-10 cm geführt worden ist, wird ein PMT-Detektor 41 verwendet. Durch Aktivierung einer der Dioden 40 zu einem Zeitpunkt wird der Detektor 41 dazu verwendet, um zu messen, wie viel Licht in die Probe bei den verschiedenen Wellenlängen eindringt.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Messvorrichtung basierend auf dem Gebrauch von Röntgenstrahlen. Die Messvorrichtung umfasst eine Röntgenstrahlenquelle 50 mit 50 kV, einen Filter 51 und eine einstellbare Aperturblende 52. Ferner umfasst die Vorrichtung ein die Strahlung aufnehmendes Teil in der Form einer Strahlenfalle 53 und eines Detektors 54, wobei der letztgenannte ein gewöhnlicher Detektor oder ein fluoreszierender Schirm sein kann, wobei das Licht, das von diesem emittiert wird, von einer CCD-Kamera 55 registriert wird. Das Rohr 10 umfasst zwei Berylliumfenster 56, die einen Durchgang von Röntgenstrahlen zulassen. Die Dicke des Fleischrohmaterials in dem Rohr 10 beträgt beispielsweise 6 cm. Das Material ist unter einem Druck von 13 bar komprimiert, so dass es in der Praxis als eine Mischung ohne Lufttaschen betrachtet werden kann. Bei diesem Druck sind mehr als 3% Luft in der Mischung erforderlich, um einen Messfehler von mehr als 0,5% zu bewirken.
Die Fokus-Detektor-Distanz der Röntgenstrahlenquelle 50 beträgt 25 cm, und nach einem Durchgang durch die 6 cm des Fleischmaterials weist die Strahlung eine Stärke von etwa 1,6 mGy/mA min. auf, die mit einem guten Grad an Sicherheit gemessen werden kann. Die Unsicherheit bei der Messung mit einem Detektor von 10 · 10 mm beträgt 0,01%, wenn innerhalb einer Sekunde gemessen wird, was bedeutet, dass die Messunsicherheit unbedeutend ist. (Die Änderung bei der Bestimmung des Fettprozentsatzes ist eine andere Sache, da in diesem Fall die physikalischen Eigenschaften des Materials wichtig sind.).
Die Ausstattung kann auch zur Messung teilweise gefrorener Waren ohne wesentliche Änderungen der Messergebnisse verwendet werden. Wenn jedoch Messungen mit gesalzten Rohmaterialien ausgeführt werden, erfolgt eine erhöhte Abschwächung der Röntgenstrahlung, die einem Anstieg von 1% des Fleischprozentsatzes für jedes Gewichtsprozent an NaCl entspricht. Aus diesem Grund muss der Prozentsatz an Salz in diesem Fall in etwa bekannt sein.
Fig. 7 zeigt eine Messvorrichtung zur Messung von Eigenschaften von Material in dem Rohr 10 mittels Mikrowellen. Die Vorrichtung umfasst einen Mikrowellengenerator 16, einen Mikrowellendetektor 61 und einen Wellenleiter 62 mit einem Käfig 63 zwischen dem Generator 60 und dem Detektor 61. Die Löcher in dem Käfig 63 besitzen einen Durchmesser von beispielsweise 10% der verwendeten Wellenlänge, so dass die Mikrowellen nicht aus dem Wellenleiter 62 entweichen können. Der Durchmesser der Löcher ist bevorzugt zumindest gleich der Größe der Partikel in dem grob zerkleinerten Fleischmaterial. Das Fleischmaterial wird durch den Käfig 63 in der vertikalen Richtung gedrängt, wie durch die Pfeile gezeigt ist. Glasfenster 64, die mit den Wänden des Rohrs 10 ausgerichtet sind, verhindern, dass das Material in die Bereiche des Generators und des Detektors eintreten kann. Die Glasfenster 64 bewirken praktisch keine Abschwächung der durch diese gelangenden Mikrowellen.
Der Mikrowellengenerator 60 emittiert Energie bei einer feststehenden Frequenz und einer konstanten Leistung von 1-10 mW. Die durch den Mikrowellendetektor 61 empfangene Energie variiert mit dem Fettgehalt in dem Material zwischen den Fenstern 64 und wird in eine Spannung transformiert, die an die Dateneinheit 6a zur weiteren Verarbeitung übertragen wird.
Die Messausstattung besitzt eine hohe Kapazität.

BEISPIEL 1

Notwendiger Wiederholungsfaktor für eine repräsentative Probe

Um die erforderliche Genauigkeit vorzusehen, wenn der Gehalt von Fett, Protein, Wasser etc. bestimmt wird, ist es notwendig sicherzustellen, ob die Menge, die als eine Probe in jedem Zyklus entnommen wird, repräsentativ für die Gesamtmenge an Fleisch in dem Mischbehälter ist, und, wenn dies nicht der Fall ist, wie oft der Zyklus wiederholt werden muss, um Werte zu erreichen, die für die Gesamtmenge an Fleisch (beispielsweise 1200 kg) repräsentativ sind.
Zur Überprüfung dieser Beziehung ist ein Programm entwickelt worden, um die Entnahme von Proben von dem Mischbehälter zu simulieren. Das Programm basiert auf einer Anzahl von Annahmen über die Beschaffenheit des grob zerkleinerten Fleisches in dem Mischbehälter und über die Größe der Probe relativ zu der Gesamtmenge an Fleisch. Die folgenden Annahmen wurden in dem Programm verwendet:
- Gesamtmenge an Fleisch in dem Behälter: 1000 kg
- Gewicht der Probe: 0,5, 1, 2, 5 und 10 kg
- Fleischzerkleinerungsgrad: Würfel mit einem Seitenmaß von 10 bzw. 20 mm (entspricht einem Partikelvolumen von 1 bzw. 8 cm³)
- durchschnittlicher Fettgehalt: variierend zwischen 10 und 50%
- Variation des Würfelvolumens: 20% des durchschnittlichen Würfelvolumens, d. h. dass 95% aller Würfel mit 1 cm³ zwischen 0,4 und 1,6 cm³ liegen
- Variation des Fettgehalts von Würfel zu Würfel: 20%, aber mindestens 0,8% Fett und maximal 85% Fett, d. h. dass in einer Mischung mit 30% Fett 97,5% aller Würfel zwischen 0,8 und 70% Fett liegen
- Luftvolumen: 0%.
Das Programm funktioniert auf die Art und Weise, dass das Probenvolumen und das Volumen an Material in dem Behälter aus Würfeln zusammengesetzt sind, die zufällig auf Basis der obigen Parameter gewählt werden. Anschließend kann der Fettgehalt in dem Probenvolumen mit dem Fettgehalt des Materials in dem Behälter für verschiedene durchschnittliche Fettprozentsätze, Probengrößen und Grade an grober Zerkleinerung verglichen werden.
Die Tabelle unten zeigt die RSD (Reststandardabweichung) für verschiedene Probengrößen und Grade an grober Zerkleinerung. Die Ergebnisse sind dadurch erzeugt worden, dass der Computer zehn Probenahmen von jeder aus sechs Mischungen mit einem Fettgehalt im Bereich von 10 bis 50% ausgeführt hat. Die RSD ist ein Maß der durchschnittlichen Abweichung zwischen dem Fettgehalt in der Probe und in dem Material in dem Behälter.
Eine grobe Zerkleinerung bis auf Würfel von 10 · 10 · 10 mm ergibt eine RSD bei 5 kg, die kleiner als der Fehler ist, wenn der Fettgehalt in einem Labor gemessen wird. Bei einer groben Zerkleinerung bis auf Würfel von 20 · 20 · 20 mm ist es erforderlich, eine Probe von im wesentlichen mehr als 10 kg zu nehmen, um den Fehler kleiner als den Laborfehler zu machen.
Die Ergebnisse können auch auf die folgende Art und Weise gelesen werden: wenn ein perfektes Analyseverfahren verfügbar ist, das in der Lage ist, den Fettgehalt des Probenvolumens zu bestimmen, unterscheidet sich der Fettgehalt, der bestimmt worden ist, in 95% der Fälle um weniger als das Zweifache des RSD-Wertes von dem Fettgehalt in dem Behälter. Bei einer Probengröße von 5 kg mit Würfeln von 10 · 10 · 10 mm ist die Änderung in nur 5% der Fälle größer als 0,38%. Dies ist mit einer Sicherheit des Analyseverfahrens von 0,5% vollständig akzeptabel.
Wenn Messungen in der Anlage mit 125 ml Material in jedem Zyklus ausgeführt werden, machen es diese Bedingungen notwendig, 40 Probenahme- und Messzyklen auszuführen, um einen repräsentativen Wert von beispielsweise dem Fettgehalt in dem Mischbehälter mit einer Analysesicherheit von 0,5% zu erhalten. Wenn eine etwas verringerte Sicherheit akzeptabel ist, kann die Anzahl von Zyklen beispielsweise auf 10 verringert werden.

BEISPIEL 2

NIT-Messungen mit Schweinefleisch mit variierendem Fettgehalt und Grad an grober Zerkleinerung

Die Untersuchungen wurden durchgeführt, um sicherzustellen, ob eine NIT-Analyse eine vollständige Zerkleinerung erfordert, bevor Messungen an dem Material ausgeführt werden.
Es wurden 2,5 kg von jedem der folgenden Produkte aus einem Schlachthofbeschafft: Vorderlende (Fettgehalt 9%), Nacken (Fettgehalt 24%) und Schulterstücke (Fettgehalt 45%). Diese Untersuchungsabschnitte wurden mittels eines Cutters (Schneidevorrichtung) auf 13 mm grob zerkleinert.
Aus jedem der Untersuchungsabschnitte wurden 400 g entnommen und an einem NIT-Analyseinstrument für Laborgebrauch (Modell Infratec 1255 von Tecator) gemessen. Das NIT-Instrument umfasst fünf Tassen mit Probenmaterial. Die wirksame Gesamtsumme des Probenvolumens für die fünf Tassen beträgt 25 ml. Anschließend wird das Material, das entfernt worden ist, in die Untersuchungsabschnitte zurückgeführt und diese werden auf 10 mm zerkleinert. Von jedem Typ von Untersuchungsabschnitt wurden Teilproben von 400 g entnommen und mit dem NIT- Instrument gemessen. Ferner wird die Prozedur wiederholt, um Messungen an Fleischmaterial von 8,5 und 3 mm vorzusehen. Schließlich werden die Untersuchungsabschnitte in Bezug auf den Fettgehalt unter Verwendung herkömmlicher Laboranalyse analysiert.
Fig. 8 zeigt zwei durchschnittliche Spektren für Schulterstücke und Vorderlende, die auf 13 mm zerkleinert wurden, wie auch zwei vorher erzeugte Modellspektren für Fleisch von 3 mm mit ähnlichem Fettgehalt.
Aus der Figur kann gesehen werden, dass sich Spektren mit demselben Prozentsatz von Fett hauptsächlich nur durch die parallele Verschiebung entlang der Y-Achse unterscheiden. Dies ist bei der Bestimmung des Fettgehalts nicht wichtig, da diese ausschließlich den Gebrauch der relativen Änderungen bei den verschiedenen Wellenlängen erfordert. Es kann auch gesehen werden, dass die Absorption bei 932 nm eine deutliche Anzeige des Fettgehalts der Probe vorsieht.
Der nächste Schritt besteht darin, eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) der durchschnittlichen Spektren für jeden der drei Typen von Fleisch und jeden der fünf Grade an Zerkleinerung auszuführen, so dass eine Gesamtmenge von 15 Spektren in die Analyse eingeht. Die Ergebnisse dieser Klassifikation sind in Fig. 9 gezeigt.
Es ist zu sehen, dass die Spektren Gruppen in zwei Richtungen bilden, nämlich einer ersten Richtung, die den Fettgehalt der Probe angibt, und einer zweiten Richtung, die in etwa unter einem rechtem Winkel zu der ersten Richtung liegt und den Grad an Zerkleinerung angibt. Somit zeigt die Figur, dass es unter Verwendung der NIT-Analyse möglich ist, sowohl den Fettgehalt als auch den Zerkleinerungsgrad zu bestimmen.
Die Erfindung ist oben hauptsächlich unter Bezugnahme auf das Mischen von Fleischprodukten erläutert worden, aber es sei zu verstehen, dass die Erfindung auch zum Messen von Mischungen aus Materialien verwendet werden kann, bei denen elektromagnetische Strahlung verwendet werden kann, um Messergebnisse vorzusehen, die Information über den Zustand der Mischung enthalten.

Claims

1. Verfahren zum Mischen eines inhomogenen fließfähigen Materials, wie beispielsweise Lebensmittel, Futtermaterial oder pharmazeutisches Material, in einem Behälter, der mit Mischvorrichtungen versehen ist, wobei das Verfahren umfasst, dass der Gehalt eines oder einer Anzahl von Komponenten in Proben, die von dem Material in dem Behälter genommen werden, gemessen und registriert wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte a-e, dass:

- Material von dem Behälter durch ein Rohr entfernt wird, das benachbart des Behälters angeordnet ist und mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht,

- das Material, das entfernt worden ist, in ein Segment des Rohres bewegt wird, das zur Ausführung von Messungen ausgebildet ist,

- die Wirkung gemessen wird, die durch das in dem Rohrsegment angeordnete Material auf elektromagnetische Energie, die in das Rohr eingeführt wird, bewirkt wird,

- die obigen Schritte a-c, die möglicherweise die Einführung von vollständig oder teilweise neuem Material in das Rohrsegment umfassen, einmal oder mehrere Male wiederholt werden, und

- die einzelnen Messwerte oder Sätze derselben von den einzelnen Messvorgängen registriert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zur Verwendung, wenn das in dem Rohrsegment vorhandene Material während eines Messvorganges eine Menge bildet, die für die Bestimmung einer oder einer Anzahl von Komponenten des Materials in dem Behälter auf der Basis eines einzelnen registrierten Messwertes oder eines einzelnen registrierten Satzes derselben nicht repräsentativ ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt einer oder einer Anzahl von Komponenten des Materials in dem Behälter dadurch bestimmt wird, dass die Schritte a-d von Anspruch 1 so oft mit Einführung von neuem Material in das Rohrsegment wiederholt werden, dass die Gesamtsumme der Mengen an Material, die aufeinanderfolgend in das Rohrsegment eingeführt und gemessen wurden, eine repräsentative Menge bildet, wobei danach der Gehalt der betreffenden Komponente oder betreffenden Komponenten auf der Basis der Messwerte oder Sätze derselben, die registriert worden sind, berechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Material, das hinsichtlich Komponenten und Größe von Partikeln relativ zu dem Material in dem Behälter im wesentlichen unverändert ist, in das Rohrsegment eingeführt wird, und dass, wenn die Messung ausgeführt worden ist, das Material unter einem Abstand von der Öffnung in den Behälter zurückgeführt wird, die zur Entfernung von Material von dem Behälter dient.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a-c von Anspruch 1 ausgeführt werden, während das Material in dem Behälter mittels der Mischvorrichtungen bearbeitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung ausgeführt wird, während das Material in dem Rohrsegment in Ruhe ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Rohrsegment vorhandene und Luft oder Gas enthaltende Material bevorzugt auf einen Druck zwischen 200 und 2000 kPa (2 und 20 bar) komprimiert wird, bevor die Messung ausgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von elektromagnetischer Energie in der Form von Mikrowellen mit Frequenzen in dem Intervall zwischen 300 MHz und 300 GHz, Single-Energy-, Dual-Energy- oder Multi-Energy- Röntgenstrahlung oder -Strahlung im nahen Infrarot.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Mikrowellen die Abschwächung, Phasenverschiebung oder Zeitverzögerung der Mikrowellen in dem Rohrsegment in der Form eines Mikrowellen-Wellenleiters gemessen wird, dass bei Verwendung von Röntgenstrahlen die Abschwächung von Röntgenstrahlen quer durch ein Material, das in dem Rohrsegment enthalten ist, gemessen wird, oder dass bei Verwendung von Strahlung im nahen Infrarot der Transmissionsgrad oder die Extinktion eines Materials, das in dem Rohrsegment enthalten ist, in dem Intervall des nahen Infrarot (NIT) gemessen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, Punkt c, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmissionsgrad oder die Extinktion des in dem Rohrsegment angeordneten Materials bei einer Anzahl von Wellenlängen in dem Intervall zwischen 700 und 2400 nm und insbesondere zwischen 700 und 1200 nm gemessen wird, wobei danach der Gehalt einer oder einer Anzahl von Komponenten des Materials auf der Basis der Messwerte oder Sätze derselben, die registriert worden sind, bestimmt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte oder Sätze derselben dazu verwendet werden, um sicherzustellen, ob oder wann die Mischung in dem Behälter ausreichend homogen ist, um zu ermöglichen, dass der Mischprozess beendet und das Material möglicherweise von dem Behälter entladen oder einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt unterzogen werden kann.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt einer oder einer Anzahl von Komponenten des Materials auf der Basis der Messwerte oder Sätze derselben, die registriert worden sind, bestimmt wird, und dass die Ergebnisse oder ihre Abweichung von den Sollwerten oder Information über den Bedarf nach Zusatz von Material hinsichtlich einer Erhöhung des Gehaltes einer Komponente des Materials in dem Behälter, um einen Sollwert zu erreichen, auf einer Displayeinheit gezeigt werden und/oder zur Steuerung einer Dosierungssteuereinheit in Verbindung mit dem Behälter verwendet werden, die dazu ausgebildet ist, eine Defizitmenge einer Komponente dem Material in dem Behälter hinzuzufügen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmissionsgrad oder die Extinktion eines partikulären Materials, beispielsweise eines gemahlenen Fleischprodukts, mit einer durchschnittlichen Partikelgröße zwischen 2 und 30 mm bei einer Anzahl von Wellenlängen in dem Intervall des nahen Infrarot, bevorzugt zwischen 700 und 1200 nm, gemessen wird, wobei danach die Messwerte oder Sätze derselben, die registriert worden sind, dazu verwendet werden,

- um den Gehalt einer oder einer Anzahl von Komponenten des Materials, beispielsweise in einem Fleischprodukt, und bevorzugt seinen Gehalt an Fett, Protein, Collagen und/oder Wasser, zu bestimmen, und/oder

- um sicherzustellen, ob oder wann die Mischung in dem Behälter bezüglich einer oder einer Anzahl von Komponenten ausreichend homogen ist, um zu ermöglichen, dass der Mischprozess beendet und das Material möglicherweise von dem Behälter ausgetragen oder einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt unterzogen wird.

13. Anlage zum Mischen eines inhomogenen fließfähigen Lebensmittelmaterials, Futtermaterials oder pharmazeutischen Materials, mit einem Behälter (2) für das Material, der mit Mischvorrichtungen (4) versehen ist, wobei die Anlage dadurch gekennzeichnet ist,

dass sie ferner benachbart des Behälters angeordnet eine Prüfeinheit aufweist, die umfasst: ein Rohr (10) mit einer Öffnung, die mit dem Innenraum des Behälters (2) zur Entfernung von Material von diesem in Verbindung steht, ein Förderelement (18) in dem Rohr (10) zum Fördern von Material, das durch die Öffnung entfernt worden ist, in ein Segment (10b) des Rohres (10), das dazu ausgebildet ist, Messungen auszuführen, eine Messvorrichtung (32-37; 40, 41; 50-56; 60-64), die benachbart des Segments (10b) des Rohres (10) angeordnet und derart ausgebildet ist, dass sie elektromagnetische Energie in das Segment überträgt und den Einfluss auf diese Energie, der durch das in dem Segment vorhandene Material ausgeübt wird, misst, eine Steuereinheit (6a), um zu bewirken, dass der Messvorgang, der umfasst, dass vollständig oder teilweise neues Material in das Segment (1 Ob) eingeführt wird und sein Einfluss auf elektromagnetische Energie gemessen wird, wiederholt wird, und eine Aufzeichnungseinheit, die mit der Messvorrichtung verbunden und derart ausgebildet ist, so dass sie einzelne Messwerte oder Sätze derselben für Material, das in den jeweiligen Messvorgängen gemessen worden ist, aufzeichnet.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine Lichtquelle (32, 40) auf einer Seite des Rohrsegmentes (10b) und einen Lichtempfänger (36, 41) auf der gegenüberliegenden Seite umfasst, und dass die Wände des Rohrsegments (10b), die in dem Weg der Strahlen zwischen der Lichtquelle und dem Lichtempfänger liegen, aus einem Material (24) bestehen, das für das Wellenlängenintervall des zu prüfenden Lichtes abhängig von dem fließfähigen Material, an dem die Messungen ausgeführt werden, transparent ist.

15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (32) und der Lichtempfänger (36) vom Breitspektrumtyp sind, und dass eine drehbare Filterscheibe (34) in dem Strahlenweg zwischen der Lichtquelle und dem Lichtempfänger angeordnet ist, wobei die Filterscheibe (34) eine Anzahl von Filter (35) umfasst, die unter gleichen Abständen von der Rotationsachse der Scheibe angeordnet und jeweils derart ausgebildet sind, dass sie erlauben, dass Strahlen eines jeweiligen Wellenlängenintervalls hindurchgelangen können, wobei ein Motor (37) auf der Welle der Scheibe (34) dazu ausgebildet ist, dass er einen Filter zu einem Zeitpunkt in den Strahlenweg bringt.

16. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl monochromatischer Lichtquellen (40), von denen jede dazu ausgebildet ist, dass sie Licht in einem jeweiligen Wellenlängenintervall emittiert, auf einer Seite des Rohrsegmentes (10b) angeordnet ist, und dass ein Lichtempfänger (41) auf der gegenüberliegenden Seite des Rohrsegmentes angeordnet ist.

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 4 und 20 monochromatische Lichtquellen (40) in der Form von Laserdioden auf einer Seite des Rohrsegmentes (10b) angeordnet und derart ausgebildet sind, dass jede in einem jeweiligen Wellenlängenintervall in dem Bereich zwischen 700 und 1200 nm Licht emittiert.

18. Vorrichtung zum Nehmen von Proben zur Verwendung in einer Anlage nach einem der Ansprüche 13-17 in Verbindung mit der Prüfung eines fließfähigen Materials, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohr (10) eine Öffnung zur Aufnahme des zu prüfenden Materials und ein Rohrsegment (10b) umfasst, das zur Ausführung der Prüfung ausgebildet ist, wobei ein bewegbares Verschlusselement (17), das in dem Rohr in der Nähe der Öffnung zur Aufnahme von Material angeordnet ist, und ein Förderelement (18), um Material zu fördern, in dem Rohrsegment (1 Ob) aufgenommen worden sind, das derart ausgebildet ist, um die Prüfung auszuführen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (17) derart ausgebildet ist, dass es in Verbindung mit der Aufnahme von Material geöffnet und in Verbindung mit der Förderung von Material geschlossen werden kann, das in das Rohrsegment (10b) aufgenommen worden ist, das dazu ausgebildet ist, die Prüfung auszuführen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein zweites Verschlusselement (29) in dem Rohr (10) auf der Seite des Rohrsegments (10b) gegenüberliegend der Aufnahmeöffnung, wobei das zweite Verschlusselement (29) derart ausgebildet ist, dass es für eine Periode geschlossen wird, während das Förderelement (18) vollständig oder teilweise neues Material in das Rohrsegment (1 Ob) fördert, das derart ausgebildet ist, um die Prüfung auszuführen, und dass es geöffnet wird, wenn das Material, das geprüft worden ist, aus dem Rohrsegment (10b) bewegt wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement ein Plunger (18) ist, der auf eine fluiddichte Art und Weise entlang des Innenraumes des Rohres (10) verschiebbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder eine Anzahl pneumatischer Zylinder (14, 27) mit zugehörigen Kolben (15, 16, 28) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet sind, das Förderelement (18) und/oder die Verschlusselemente (17, 29) in dem Rohr (10) zu betätigen.