DE69712432T2

DE69712432T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Aschegehaltes von Nahrungsmitteln

Info

Publication number: DE69712432T2
Application number: DE69712432T
Authority: DE
Inventors: Yukio Hosaka; Takeshi Imai; Takaharu Kameoka; Shinji Saito; Satoru Satake
Original assignee: Satake Engineering Co Ltd
Current assignee: Satake Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-10-02
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2017-10-01
Also published as: DE69712432D1; AU716851B2; CA2217182A1; EP0834731A3; EP0834731A2; EP0834731B1; CA2217182C; KR100300377B1; AU3988197A; US5952234A; JPH10160669A; KR19980032474A; US5976882A; CN1130559C; CN1182876A

Description

Hintergrund der Erfindung

(1) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln, basierend auf Extinktionswerten, die durch Bestrahlen mit Licht auf Proben und einer im voraus bestimmten Kalibrierungskurve erhalten werden, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Aschegehalts unter Verwendung eines Zustands, in dem ein organisches Bestandteil wie Flavonoid-Pigment, Phytinsäure und Pektin, mit anorganischen Bestandteilen gut gekoppelt ist, die zu dem Aschegehalt führen.

(2) Beschreibung des Stands der Technik

Der Aschegehalt ist als der Rückstand nach der Entfernung von organischen Bestandteilen und Wasser aus Nahrungsmitteln definiert und wird angesehen, der Gesamtmenge der anorganischen Bestandteilen der Nahrungsmittel zu entsprechen. Herkömmlich wird das Nahrungsmittel zum Analysieren des Aschegehalts erhitzt, zum Beispiel auf 550ºC, und die Probe wird zu dem Ausmaß verascht, dass die organischen Bestandteile und Wasser entfernt werden und Kohlenstoff nicht vorhanden ist, so dass die Gesamtmenge des Rückstands als der Aschegehalt betrachtet wird. Beim Durchführen des herkömmlichen Verfahrens zum Messen des Aschegehalts wird eine beträchtliche Zeitdauer für die Entfernung der organischen Bestandteile und Wasser verbraucht.
Es bestand eine beständige Nachfrage für eine Vorrichtung, mit der das Messen des Aschegehalts in einer kurzen Zeitdauer durchgeführt werden kann. Bei einem Versuch solch eine Nachfrage zu befriedigen, wurde eine Vorrichtung zum Messen des Aschegehalts vorgeschlagen, in der der Gehaltwert von Asche, die ein spezifisches Bestandteil einer Probe ist, in einer kurzen Zeit gemessen wird, basierend auf dem Extinktionswert, der allein durch Bestrahlen mit den nahen Infrarotstrahlen auf die Probe, deren Aschegehaltwert unbekannt ist, und auf der Kalibrierungskurve erhalten wird, die aus den Extinktionswerten vorbestimmt ist, die durch Bestrahlen mit den nahen Infrarotstrahlen auf die Proben, deren Aschegehaltwert bekannt ist, und aus dem bekannten Aschegehaltwert erhalten wird. Für das Messen von Aschegehalt von zum Beispiel Nahrungsmitteln, wurde eine heute erhältliche Aschegehaltmessvorrichtung, siehe zum Beispiel Developments in Food Science, Bd. 5A, 1983, Seiten 583-588, durch die Korrelation mit dem Ist- Aschegehalt auf beinahe etwa ±0,03% verbessert, und solch eine Messvorrichtung wird zum Messen von Aschegehalt in einem Produkt wie Weizenmehl verwendet, bei dem die Qualität in hohem Grade durch den Aschegehalt beeinflusst wird. Der Aschegehalt wird auch in anderen Nahrungsmitteln verwendet, und die Nahrungsmittelindustrie misst dem Aschegehalt von Nahrungsmitteln im Allgemeinen Bedeutung bei.
Üblicherweise war es im Fall von Weizenmehl Praxis, die Kalibrierungskurve, basierend auf der Korrelation in Bezug auf den Aschegehalt, in dem nahen Infrarotstrahlenbereich zu erhalten. Es war ebenfalls Praxis, dass dem Zustand, in dem sich der Aschegehalt bei der Oberhaut (Oberflächenschichtabschnitt) eines Weizenkorns konzentriert, keine Beachtung geschenkt wurde und die Kalibrierungskurve wurde direkt basierend auf dem Aschegehalt und einem vorbestimmten Bestandteil erhalten. Die Messgenauigkeit war folglich nicht höher als ±0,03%.
In einem Land wie Japan, in dem der Verunreinigungsgehalt für ein Produkt wie Weizenmehl streng geregelt ist, besteht die Notwendigkeit, Messvorrichtungen für eine noch genauere Messgenauigkeit zu verbessern. In Japan wird das Weizenmehl in kleine Gruppen von Klassen und Endverwendungen gemäß dem Aschegehalt eingeteilt. Das Weizenmehl mit einem Aschegehalt unterhalb von 0,34% ist als eine besondere Klasse, das mit einem Aschegehalt von 0,34% bis 0,44% als eine erste Klasse, das mit den Aschegehalten von 0,44% bis 0,56% als eine zweite Klasse und das mit einem Aschegehalt oberhalb von 0,56% als eine dritte Klasse eingeteilt.
Wenn eine Differenz zwischen dem Ist-Aschegehaltwert und dem gemessenen Aschegehaltwert auftritt, der unter Verwendung einer Messvorrichtung erhalten wird, kann der Rang des Weizenmehls verändert werden, und dies beeinflusst nicht nur den Preis des Produkts, sondern beeinflusst in hohem Grade die Glaubwürdigkeit der Qualität des Produkts. Wenn eine Aschegehaltmessvorrichtung, deren Messgenauigkeit gering ist, in dem Mehlmahlschritt verwendet wird, ist es folglich nicht möglich, die Ränge des Weizenmehls effektiv zu kontrollieren. Die in dem Mehlmahlschritt gewünschte Messgenauigkeit liegt in der Ordnung von ±0,01%. Bei dem vorhandenem Stand der Technik hängt die Rangkontrolle immer noch größtenteils von dem Scharfsinn des Bedieners ab, der durch das Experiment erworben wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die in dem Stand der Technik vorhandenen Probleme zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln, insbesondere von Weizenmehl, bereitzustellen, die sowohl in einer Weizenmehlfertigungslinie als auch in einem Weizenmehlanalysenlabor verwendet werden können und mit denen es möglich ist, den Messvorgang zu beschleunigen und die Messgenauigkeit zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln bereitgestellt, das die Schritte umfasst:
Herstellen einer Kalibrierungskurve von einer Vielzahl von Nahrungsmittelproben, deren Aschegehaltwerte bekannt sind, mittels einer nichtlinearen Analyse von Extinktionswerten jeder Probe und dem bekannten Aschegehaltwert jeder Probe, wobei die Extinktionswerte durch Bestrahlen mit Licht mit spezifischen Wellenlängen erhalten werden, mindestens eine Ultraviolettstrahlenbandwellenlänge enthaltend, wobei die spezifischen Wellenlängen spezifisch für organische Bestandteile sind, die mit anorganischen Bestandteilen gekoppelt sind, die zu dem Aschegehalt führen; und
Ableiten eines Aschegehaltwerts der Probe unter Bezugnahme auf eine Probe, deren Aschegehaltwert unbekannt ist, anhand von Extinktionswerten, die durch Bestrahlung dieser Probe erhalten werden, wobei das Licht spezifische Wellenlängen aufweist, mindestens die Ultraviolettstrahlenbandwellenlänge enthaltend, und anhand der Kalibrierungskurve, die vorher durch nichtlineare Analyse hergestellt worden ist.
Die organischen Bestandteile, die gut mit den anorganischen Bestandteilen gekoppelt sind, die zu dem Aschegehalt in der Probe führen, sind in dem Fall eines Weizenkorns organische Bestandteile, die ungleichmäßig an einem Oberflächenabschnitt des Weizenkorns verteilt sind, wie es bei dem Aschegehalt in dem Weizenkorn der Fall ist, der größtenteils an einem Oberflächenabschnitt des Weizenkorns verteilt ist. Diese organischen Bestandteile umfassen Flavonoid-Pigment, Phytinsäure und Pektin.
Bei dem Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln kann das Licht mit den spezifischen Wellenlängen von Ultraviolettstrahlen bis zu sichtbaren Strählen reichen.
Das Licht mit den spezifischen Wellenlängen kann auch von Ultraviolettstrahlen bis zu nahen Infrarotstrahlen reichen.
Weiterhin kann das Licht mit den spezifischen Wellenlängen Ultraviolettstrahlen und nahe Infrarotstrahlen umfassen.
Bei dem Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln kann der Extinktionswert, der von irgendeinem der nahen Infrarotstrahlen abgeleitet wird, verwendet werden, um den Einfluss auf die Messgenauigkeit, wie durch Wasser, Temperatur und Korngrößen, auszugleichen.
Bei dem Verfahren kann der Schritt der Herstellung der Kalibrierungskurve ebenfalls durch die nichtlineare Analyse unter Verwendung von neuralen Netzwerken durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch eine Vorrichtung zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln bereitgestellt, die enthält:
einen Lichtquellenabschnitt zum Bestrahlen einer Probe, wobei das Licht eine Wellenlänge aufweist, die mindestens eine Ultraviolettstrahlenbandwellenlänge enthält, die in der Lage ist, organische Bestandteile zu detektieren, die mit anorganischen Bestandteilen gekoppelt sind, die zu dem Aschegehalt führen;
einen Photodetektionsabschnitt zum Detektieren von wenigstens einem reflektierten Licht und durchgelassenem Licht der Probe;
einen Speicherabschnitt, der eine, unter Bezug auf eine Vielzahl an Nahrungsmittelproben, deren Aschegehaltwerte bekannt sind, durch eine nichtlineare Analyse unter Verwendung von neuralen Netzwerken vorher hergestellte Kalibrierungskurve speichert, die auf Extinktionswerten jeder Probe und auf dem bekannten Aschegehaltwert jeder Probe basiert, wobei die Extinktionswerte durch Bestrahlen mit Licht mit spezifischen Wellenlängen erhalten werden, die mindestens die Ultraviolettstrahlenbandwellenlänge enthalten;
einen Berechnungsabschnitt, der programmiert ist, um, unter Bezug auf eine Probe, deren Aschegehaltwert unbekannt ist, Extinktionswerte von wenigstens einem von dem reflektierten Licht und dem durchgelassenen Licht zu berechnen, die von dem Photodetektionsabschnitt durch Bestrahlen mit Licht erhalten werden, das die spezifischen Wellenlängen aufweist, die mindestens die Ultraviolettstrahlenbandwellenlänge enthalten, und um, unter Bezug auf die Probe, deren Aschegehaltwert unbekannt ist, einen Aschegehaltwert zu berechnen, basierend auf den Extinktionswerten und der in dem Speicherabschnitt gespeicherten Kalibrierungskurve; und
einen Steuerabschnitt zum Steuern des Lichtquellenabschnitts, des Photodetektionsabschnitts, des Speicherabschnitts und des Berechnungsabschnitts.
Beim Durchführen der vorliegenden Erfindung wurde der Zustand, in dem der Aschegehalt an der Oberhaut eines Weizenkorns konzentriert ist, in Betracht gezogen, und durch Auswählen der organischen Bestandteile, die mit den anorganischen Bestandteilen gut gekoppelt sind, die zu dem Aschegehalt führen, es wurde möglich gemacht, zu bestätigen, dass die Ultraviolettstrahlen zur Detektion von den anorganischen Bestandteilen am geeignetsten sind. Die Erfindung ermöglicht folglich die Verbesserung der Messgenauigkeit im Wesentlichen bis zu ±0,01%. Die Bestandteile wie Flavonoid-Pigment, Phytinsäure und Pektin zeigen bedeutende Änderungen bei minütlichen Intervallen in den Bereichen von dem Ultraviolettstrahlenbereich bis zum sichtbaren Strahlenbereich im Vergleich zu jenen in dem nahen Infrarotstrahlenbereich, so dass es unter Verwendung des Ultraviolettstrahlenbereichs möglich wird, minütliche Änderungen bei den Extinktionswerten zu detektieren.
Andererseits wurde dem Zustand Beachtung geschenkt, dass die Extinktionswerte in dem nahen Infrarotbereich durch den Einfluss von Wasser, Temperatur und Korngrößen dazu neigen sich zu verändern; es wurde arrangiert, die Korrektur des Einflusses von Wasser, Temperatur und Korngrößen in dem Ultraviolettstrahlenbereich und dem sichtbaren Strahlenbereich zu bewirken, und mit dieser Anordnung kann die Messgenauigkeit weiterhin verbessert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung klar werden, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Beispiele erläutert sind, in denen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung ist, die eine charakteristische Extinktionskurve zeigt, die durch Bestrahlen des Weizenmehls mit Licht mit den Wellenlängenbanden erhalten wird, die von den Ultraviolettstrahlen bis zu den nahen Infrarotstrahlen reichen;
Fig. 2 ein Flussdiagramm ist, das einen Durchlauf in dem Mehlmahlsystem zeigt, das in der Ausführungsform gemäß der Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 eine schematische Zeichnung zur Verwendung beim Erläutern des Messprinzips der Aschegehalt- (anorganische Bestandteile-) Messvorrichtung gemäß der Erfindung ist;
Fig. 4 eine schematische Zeichnung zum Zeigen des Aufbaus der Partikelbestandteilmesseinheit der Vorrichtung ist;
Fig. 5 eine schematische Zeichnung zum Zeigen des Probenlieferweges und der Umführung ist, die in der Messzelle bereitgestellt ist;
Fig. 6 eine Vorderansicht ist, die teilweise von der Messzelle abgerissen ist;
Fig. 7 eine Draufsicht ist, die teilweise von der Messzelle abgerissen ist;
Fig. 8 eine Seitenansicht ist, die Hauptelemente der Messzelle zeigt;
Fig. 9 ein Blockdiagramm zum Zeigen der Messeinheit und des Bestandteilberechnungsreglers ist; und
Fig. 10 eine schematische Darstellung von neuralen Netzwerken ist.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Nun wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf ein Beispiel erläutert, in dem der Aschegehalt von Nahrungsmitteln, insbesondere von Weizenmehl, gemessen wird.
In Bezug auf eine Probe, deren Aschegehalt bekannt ist, wird eine Bestätigung für organische Bestandteile ausgeführt, die mit anorganischen Bestandteilen gut gekoppelt sind, die zu dem Aschegehalt in einem Probenkorn, d. h. in einem Korn, das nicht verarbeitet wurde, führen. Flavonoid-Pigment ist zum Beispiel hoch korrelativ zum dem Aschegehalt und, wenn dieses Pigment gemessen wird, dient der gemessene Wert als ein wichtiges Material oder Faktor für die Erkennung der Farbe des Weizenmehls, der für den Mischungsgrad von Kleie repräsentativ ist, und von diesem ist klar, dass das Flavonoid-Pigment in einer proportionalen Beziehung in Bezug zu dem Aschegehalt ist. Weiterhin können die anorganischen Bestandteile, die in dem Weizenmehl enthalten sind, Calcium, Eisen, Phosphor, Kalium, Natrium, Magnesium, Iod usw. einschließen. Unter diesen Bestandteilen ist der größte Gehaltbestandteil Phosphor (P), der 50% des Gesamtgehalts belegt. In Bezug auf Phosphor wird berücksichtigt, dass die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von Phosphor in dem Zustand hoch ist, in dem es mit Phytinsäure gut gekoppelt ist, die ein organischer Bestandteil in einem Weizenkorn ist. In dem Fall des Weizenkorns liegt der Aschegehalt größtenteils in einem Oberflächenabschnitt des Weizenkorns vor.
Wie vorstehend erläutert ist, umfassen die organischen Bestandteile, die gut gekoppelt sind mit den anorganischen Bestandteilen, die zu dem Aschegehalt führen, Flavonoid-Pigment, Phytinsäure, Pektin und Protein. Die anorganischen Bestandteile, die zu dem Aschegehalt führen, sind, unter den gesamten anorganischen Gesamtbestandteilen, die anorganischen Bestandteile, die mit den organischen Bestandteilen wie Flavonoid-Pigment, Phytinsäure und Pektin gut gekoppelt sind, und diese organischen Bestandteile sind hoch korrelativ in Bezug auf den Aschegehalt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diesen organischen Bestandteilen Beachtung geschenkt, und besondere Wellenlängen wurden bestimmt, mit denen sich die Extinktion proportional zu dem Aschegehalt dieser organischen Bestandteile ändert. Für diese besonderen Wellenlängen können verschiedene Wellenlängenbanden verwendet werden, und obwohl sie nicht einheitlich für verschiedene organische Bestandteile bestimmt werden können, weist das ausgestrahlte Licht die Wellenlängenbanden von Ultraviolettstrahlen, sichtbaren Strahlen und nahen Infrarotstrahlen auf, und die Wellenlängenbanden der Ultraviolettstrahlen oder die Wellenlängenbanden, die von den Ultraviolettstrahlen bis zu den sichtbaren Strahlen reichen, sind die Hauptwellenlängenbanden.
Fig. 1 zeigt Extinktionscharakteristiken, die durch Bestrahlen des Weizenmehls mit Licht mit den Wellenlängenbanden erhalten werden, die von den Ultraviolettstrahlen bis zu den nahen Infrarotstrahlen reichen. Wenn die Bestrahlung der vorstehend erwähnten organischen Bestandteile durchgeführt wird, ist die Wellenlänge, die besondere bemerkenswerte Änderungen zeigte, der Ultraviolettstrahlenbereich, und dies ist die Wellenlängenbande, in der Differenzen in den Extinktionswerten leicht bestätigt werden können. Die Extinktionswerte in dieser Wellenlängenbande spielen eine wichtige Rolle bei der Herstellung der Kalibrierungskurve, die nachstehend zur Berechnung des Aschegehalts verwendet wird.
Nach dem Bestimmen der besonderen Wellenlängen in dem Ultraviolettstrahlenbereich oder dem sichtbaren Strahlenbereich und dem nahen Infrarotstrahlenbereich, wird das Licht der besonderen Wellenlängen jeder Wellenlängenbande auf eine Probe gestrahlt, deren Aschegehaltwert bereits bekannt ist. Basierend auf dem Extinktionswert, der von der bestrahlten Probe erhalten wird, und dem Aschegehalt der bekannten Probe, wird durch nichtlineare Analyse unter Verwendung von neuralen Netzwerken eine Kalibrierungskurve hergestellt. Hier sind die Netzwerke, die für die Berechnung des Aschegehalts konstruiert sind, durch drei Schichten aufgebaut, nämlich einer Eingabeschicht, einer ummantelten oder einer verdeckten Schicht, und einer Ausgabeschicht, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Eingegeben zu jeder der neun Einheiten der Eingabeschicht, wird jeder der Extinktionswerte x&sub1;, x&sub2;, ..., x&sub9;, entsprechend von neun besonderen Wellenlängen die auf das Weizenmehl gestrahlt werden, erhalten und diese Daten werden bei 45 Einheiten der verdeckten Schicht verarbeitet. Von der verdeckten Schicht werden t&sub1;, t&sub2;, ..., t&sub4;&sub5; ausgegeben und sie werden in eine Ausgabeschichteinheit eingegeben und schließlich wird Aschegehaltwert y des Weizenmehls ausgegeben. Spezifischer wird das Gewicht Wka, das durch die Korrektur (Schwankung) des Netzwerks zwischen der k.ten Eingabeschichteinheit (k = eine von 11 bis 9) und der a.ten verdeckten Schichteinheit (a = eine von 1 bis 45) festgesetzt wird, und der in die Eingabeschicht eingegebene Extinktionswert xk wird zu der a.ten verdeckten Schicht als ein Wert wka·xk eingegeben, der durch die Multiplikation mit dem Setzwert wka erhalten wird. Bei der a.ten verdeckten Schichteinheit wird die Gesamtsumme Sa von wka·xk, die von jeder Eingabeschichteinheit eingeben ist, wie in Gleichung 1 berechnet.
Sa = ka·xk + θa (1)
wobei θa ein systematischer Fehler der a.ten verdeckten Schichteinheit ist, und ein Wert ist, der im Voraus durch die Schwankung erhalten wird.
Als nächstes wird die sigmoide Umrechnung für Sa, wie in Gleichung 2, durchgeführt.
wobei T eine Netzwerktemperatur und eine Verstärkung (konstant) darstellt. Das Gewicht Va, das durch die Schwankung erhalten wird, wird zwischen der Ausgabeschichteinheit und der a.ten verdeckten Schichteinheit festgesetzt; und die Ausgabe ta, die bei der verdeckten Schicht berechnet wird, wird zu der Ausgabeschicht als der Wert va·ta ausgegeben, der mit den Setzgewicht va multipliziert wird.
Bei der Ausgabeschichteinheit wird, wie in Gleichung 3, die Gesamtsumme u von va·ta berechnet, die von der verdeckten Schichteinheit ..pa eingegeben wird.
u = a·ta + η (3)
wobei η eine Umführung der Ausgabeschichteinheit ist und ein Wert ist, der im Voraus durch die Schwankung erhalten wurde.
Schließlich wird die sigmoide Umrechnung für u, wie in Gleichung 4, durchgeführt, und der y, der der Aschegehaltwert ist, wird ausgegeben.
Zum Konzipieren der Netzwerke werden die Extinktionswerte und die Aschegehaltwerte von Weizenmehl von einer Vielzahl von Weizenmehlarten, deren Aschegehaltwerte bekannt sind, zum Beispiel einigen hundert Weizenmehlarten, verwendet. Die Netzwerke werden mit einer Vielzahl von Mustern bereitgestellt, wobei jedes solch eine Regel wie "wo der Extinktionswert x ein bestimmter Wert ist, ist der Aschegehalt y" darstellt, und die Netzwerke werden durch "Lernen" revidiert. Die durch die nichtlineare Analyse unter Verwendung der vorstehenden neuralen Netzwerke hergestellte Kalibrierungskurve ist als ein analytisches Soft-(ROM) in die Aschegehaltmessvorrichtung inkorporiert.
Unter Verwendung der vorstehenden Kalibrienmgskurve kann der Aschegehalt einer unbekannten Probe, basierend auf dieser Kalibrierungskurve und den Extinktionswerten, ausgearbeitet werden, die durch Bestrahlen der Probe erhalten werden, deren Aschegehalt unbekannt ist, wobei das Licht die vorstehend erwähnten besonderen Wellenlängen aufweist.
In dem Vorstehenden wurde die Erläuterung für den Fall gemacht, in dem das Licht mit den neun besonderen Wellenlängenarten ausgestrahlt wird, aber die Wellenlänge kann nur eine Ultraviolettbereichwellenlänge sein oder sie kann von einem Ultraviolettstrahlenbereich zu einem sichtbaren Strahlenbereich reichen. Wenn der nahe Infrarotstrahlenbereich als eine Wellenlängenbande zum Herstellen einer geeigneten Korrektur während der Herstellung einer Kalibrierungskurve verwendet wird, kann die Messgenauigkeit weiterhin verbessert werden. Obwohl erläutert ist, dass das Licht mit den neun besonderen Wellenlängenarten ausgestrahlt wird, sind diese Wellenlängen nicht auf die neun Arten begrenzt.
Die Erfinder haben verschiedene Tests durch Bestrahlen mit Licht mit verschiedenen Wellenlängen geleitet, und einige der Testergebnisse sind hier nachstehend erläutert. Tabelle 1 zeigt den Korrelationskoeffizienten und die Messgenauigkeit in dem Fall, in dem die Extinktionswerte durch Bestrahlen mit Licht mit besonderen Wellenlängen erhalten werden, die von einem Ultraviolettstrahlenbereich zu einem sichtbaren Strahlenbereich reichen und der Aschegehaltwert wird basierend auf den dann erhaltenen Extinktionswerten berechnet. TABELLE 1
*verwendete Wellenlängen
Tabelle 2 zeigt weiterhin den Korrelationskoeffizienten und die Messgenauigkeit in dem Fall, in dem, die Extinktionswerte, die durch Bestrahlen mit Licht mit besonderen Wellenlängen in dem nahen Infrarotstrahlenbereich zum Zweck von Korrekturen dazu addiert werden, wenn die Extinktionswerte, die durch Bestrahlen mit Licht mit besonderen Wellenlängen erhalten werden, die von dem Ultraviolettstrahlenbereich bis zum dem sichtbaren Strahlenbereich reichen, die Hauptwerte sind. TABELLE 2
*verwendete Wellenlängen
Die Erfindung macht es wie vorstehend möglich, die Messgenauigkeit im Vergleich zu der in dem herkömmlichen Verfahren, in dem nur die Wellenlängen von dem nahen Infrarotstrahlenbereich verwendet werden, in hohem Grade zu verbessern, wobei die verbesserte Messgenauigkeit etwa 0,01% ist. Tabelle 2 zeigt, dass die Messgenauigkeit weiterhin verbessert werden kann, wenn der nahe Infrarotstrahlenbereich zusätzlich verwendet wird. Die Verwendung des nahen Infrarotstrahlenbereichs erlaubt die Korrektur des Einflusses auf die Messgenauigkeit, der durch Änderungen im Wassergehalt, Temperatur, Partikelgröße usw. verursacht werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Mehlmahlsystems, das die vorliegende Erfindung verwendet und das im Allgemeinen für Mahlkörner wie Weizenkörner verwendet wird. Das System weist als seine Hauptelemente vier Mahlmaschinen 1, 2, 3, 4 und drei Beutelvorrichtungen 5, 6, 7 auf. Durch ein pneumatisches Transportmittel ist die erste Mahlmaschine 1 mit einem Zyklon 8 verbunden, der an seinem unteren Abschnitt mit einem Luftschleusenventil 9 und einem Schaltventil 10 bereitgestellt ist, mit einem Messabschnitt 11 verbunden, so dass mit der Aktion des Schaltventils 10 die Mahlspäne teilweise zu dem Messabschnitt 11 zugeführt werden, wo die Messung des Aschegehalts von solchen Partikeln durchgeführt wird, und mit einem Einlass der Beutelvorrichtung 5 verbunden. Die Beutelvorrichtung 5 kann das Sortieren in drei Stufen in Abhängigkeit von der Partikelgröße ausführen, und weist einen Auslass 12 für große Partikelgrößen, einen Auslass 13 für mittlere Partikelgrößen und einen Auslass 14 für kleine Partikelgrößen auf. Der Auslass 12 für große Partikelgrößen ist mit einem Einlass der ersten Mahlmaschine 1 verbunden, der Auslass 13 für mittlere Partikelgrößen ist mit einem Einlass der zweiten Mahlmaschine 2 verbunden, und der Auslass 14 für kleine Partikelgrößen ist mit einem Zyklon 15 verbunden.
Durch ein pneumatisches Transportsystem ist auch die zweite Mahlmaschine 2 mit dem Zyklon 15 verbunden, der an seinem unteren Abschnitt mit einem Luftschleusenventil 16 und einem Schaltventil 17 bereitgestellt ist, mit einem Messabschnitt 18 verbunden, so dass mit der Aktion des Schaltventils 17 die Mahlspäne teilweise zu dem Messabschnitt 18 zugeführt werden, wo die Messung des Aschegehalts von solchen Partikeln durchgeführt wird, und mit einem Einlass der zweiten Beutelvorrichtung 6 verbunden. Die Beutelvorrichtung 6 kann das Sortieren in drei Stufen in Abhängigkeit von der Partikelgröße ausführen, und weist einen Auslass 19 für große Partikelgrößen, einen Auslass 20 für mittlere Partikelgrößen und einen Auslass 21 für kleine Partikelgrößen auf. Der Auslass 19 für große Partikelgrößen ist mit einem Einlass der zweiten Mahlmaschine 2 verbunden, der Auslass 20 für mittlere Partikelgrößen ist mit einem Einlass der dritten Mahlmaschine 3 verbunden, und der Auslass 21 für kleine Partikelgrößen ist mit einem Zyklon 22 verbunden.
Durch ein pneumatisches Transportsystem ist dann die dritte Mahlmaschine 3 mit dem Zyklon 23 verbunden, der an seinem unteren Abschnitt mit einem Luftschleusenventil 24 und einem Schaltventil 25 bereitgestellt ist, mit einem Messabschnitt 26 verbunden, so dass mit der Aktion des Schaltventils 25 die Mahlspäne teilweise zu dem Messabschnitt 26 zugeführt werden, wo die Messung des Aschegehalts von solchen Partikeln durchgeführt wird, und mit einem Einlass der dritten Beutelvorrichtung 7 verbunden. Die Beutelvorrichtung 7 kann das Sortieren in drei Stufen in Abhängigkeit von der Partikelgröße ausführen, und weist einen Auslass 27 für große Partikelgrößen, einen Auslass 28 für mittlere Partikelgrößen und einen Auslass 29 für kleine Partikelgrößen auf. Der Auslass 27 für große Partikelgrößen ist mit einem Einlass der vierten Mahlmaschine 4 verbunden, der Auslass 28 für mittlere Partikelgrößen ist mit einem Zyklon 30 verbunden, und der Auslass 29 für kleine Partikelgrößen ist mit einem Zyklon 31 verbunden. Die vierte Mahlmaschine ist durch pneumatische Transportmittel mit einem Zyklon 23 verbunden.
Die Ableitung der Zyklone 8, 15, 23 ist durch ein Gebläse 32 mit einem Zyklon 33 verbunden, die Ableitung der Zyklone 22, 31, 30 ist durch ein Gebläse 34 mit einem Zyklon 35 verbunden, und die Ableitung der Zyklone 33, 35 wird zur Außenseite durch einen Beutelfilter 36 entladen. Die Zyklone 22, 30, 31, 33, 35 sind jeweils an ihren unteren Teilen mit Lufischleusenventilen 37, 38, 39, 40, 41 bereitgestellt und sind mit Einlässen von Partikelempfangsbehältern 42, 43, 44 zum Speichern der Mahlmaterialien verbunden. Das vorstehend erläuterte System ist ein allgemein verwendetes Mehlmahlsystem für Körner wie Weizenkörner.
Die Aschegehaltmessvorrichtung gemäß der Erfindung wird detailliert unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 9 erläutert.
Die Lichtquelle 81, mit der es möglich ist, das Licht mit besonderen Wellenlängen auszustrahlen, die in der Lage sind, die organischen Bestandteile zu detektieren, die mit anorganischen Bestandteilen gut gekoppelt sind, die zu dem Aschegehalt führen, ist vorzugsweise eine, mit der es möglich ist, das Licht auszustrahlen, das von dem Ultraviolettstrahlenbereich bis zum nahen Infrarotstrahlenbereich reicht. In der Ausführungsform ist sie angeordnet, dass das Licht mit den Wellenlängen in einem Bereich von 190 nm bis 2500 nm unter Verwendung einer Quarzhalogenlampe 82 und einer Deuteriumlampe 83 ausgestrahlt werden kann. Im Speziellen kann die Quarzhalogenlampe 82 das Licht mit den Wellenlängen in einem Bereich von 190 nm bis 350 nm ausstrahlen, so dass sie für den Ultraviolettstrahlenbereich verwendet wird, und die Deuteriumlampe 83 kann das Licht mit den Wellenlängen in einem Bereich von 330 nm bis 2500 nm ausstrahlen, so dass sie für den sichtbaren Strahlenbereich und den nahem Infrarotstrahlenbereich verwendet wird. Für den Ultraviolettstrahlenbereich werden zwei Lampen verwendet und das Licht in dem Ultraviolettstrahlenbereich in einem Bereich von 300 nm bis 380 nm kann durch Schalten ausgestrahlt werden. Das heißt, durch Ändern von Winkeln des Reflexspiegels 84 kann das Schalten zwischen den zwei Lampen bewirkt werden. Das bei dem Reflexspiegel 84 geschaltete Licht geht durch einen Filter 85 und einen Schlitz 86 durch und das Licht von einer Einheitswellenlänge wird durch ein Beugungsgitter 87 hergestellt. Dieses Beugungsgitter 87 ist durch Gitter aufgebaut, die bei ihrer Vorder- und Rückseite verschieden voneinander sind, so dass das Schalten zwischen der Vorder- und der Rückseite in Abhängigkeit der gewünschten Wellenlängen durchgeführt werden kann.
Der Photodetektionsabschnitt 88, der das Licht detektiert, das von den organischen Bestandteilen durchgelassen (oder reflektiert) wird, wenn die Probe durch das Licht aus der Lichtquelle 81 bestrahlt wird, kann das durchgelassene Licht direkt durch ein Lichtempfangselement empfangen, oder kann angeordnet sein, so dass das durchgelassene Licht zu einem Integrationsbereich geführt wird, durch den die Lichtstärke berechnet wird. Das Lichtempfangselement ist mit einem sichtbaren Strahl/Ultraviolettstrahlempfangselement 89 und einem nahen Infrarotstrahlempfangselement 90 ausgerüstet und während das Schalten durch einen Spiegel 93 zwischen Licht 92, das durch die Probe durchgelassen wird, und dem Referenzlicht 91 ausgeführt wird, wird das empfangene Licht bei jedem Lichtempfangselement gemessen.
In der Ausführungsform der Erfindung ist das Lichtempfangselement in einer optischen Verarbeitungseinheit 59 enthalten (Fig. 7). Signale von der optischen Verarbeitungseinheit 59 mit dem Lichtempfangselement werden durch einen Probenmessregler 57 in Extinktionswerte umgewandelt (Fig. 9).
Die Kalibrierungskurve wird durch eine nichtlineare Analyse unter Verwendung von neuralen Netzwerken basierend auf den Extinktionswerten der organischen Bestandteile hergestellt, die durch Bestrahlen einer Probe erhalten werden, deren Aschegehaltwert bekannt ist, wobei das Licht die vorstehend erwähnten besonderen Wellenlängen aufweist, und auf dem Aschegehalt der bekannten Probe, und diese Kalibrierungskurve wird in einem Speicherabschnitt 76 eines Bestandteilberechnungsreglers 52 gespeichert (Fig. 9).
Der Bestandteilberechnungsregler 52 umfasst ebenfalls einen Berechnungsabschnitt 77, der die Extinktionswerte basierend auf der Stärke des reflektierten oder durchgelassenen Lichts berechnet, die durch den Photodetektionsabschnitt 88 für die unbekannte Probe erhalten wird, und berechnet den Aschegehaltwert der unbekannten Probe basierend auf dem Extinktionswert und der Kalibrierungskurve, die in dem Speicherabschnitt 76 gespeichert ist.
Der Bestandteilberechnungsregler 52 umfasst weiterhin einen Steuerabschnitt 78, der verschiedene Bereiche miteinander verbindet und regelt. Um den Maßstab der Vorrichtung zu verkleinern, können der Probenmessregler 57 und der Bestandteilberechnungssteuerabschnitt 52 in einer integralen Einheit vereinigt werden.
Die Ausführungsform der Erfindung wird weiterhin detailliert unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 8 erläutert. Fig. 4 zeigt eine Gesamtanordnung, die die Partikelbestandteilmesseinheit 50 betrifft. Die Partikelbestandteilmesseinheit 50 ist durch eine Messeinheit 51 und den Bestandteilberechnungssteuerabschnitt 52 aufgebaut, der Signale von der Messeinheit 51 empfängt, der den Aschegehaltwert berechnet und der mit einer externen Einheit 53 verbunden ist, die verschiedene Verarbeitungen gemäß dem berechneten Aschegehaltwert durchführt. Mit der Messeinheit 51 ist ein Saugmittel 56 verbunden, das durch einen Saugventilator 54, einen Zyklon 55 usw. aufgebaut ist.
Die Messeinheit 51 umfasst zusätzlich zu dem Probenmessregler 57, eine Messzelle 58 und die optische Verarbeitungseinheit 59. Eine Partikelprobe wird von der vorstehenden Messzelle 58 geliefert, und wird nach dem Messverfahren abwärts von der Messzelle 58 entladen. Das Detail des Verfahrens wird ausgehend von der Messzelle 58 erläutert. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Messzelle 58 an ihrer Zulaufseite mit einem Probenlieferweg 61 zum Liefern der Partikelprobe zu der Messzelle 58 von einem Transportweg 60 des Mehlmahlsystems bereitgestellt, und der Probenlieferweg 61 an der Zulaufseite ist mit dem Transportweg 60 durch ein Öffnungs/Schließmittel 62 verbunden, das durch den Probenmessregler 57 gesteuert wird. Die Messzelle 58 ist auch mit mit einer Probenumführung 73 bereitgestellt (nachstehend erläutert).
Die Messzelle 58 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 6 bis 8 erläutert. Die Messzelle 58 ist aus einem Zylinder 63 mit einer optionalen Länge aufgebaut, der in eine senkrechte Richtung angeordnet ist, und ist an ihrem unteren Abschnitt mit einem Ventilmittel 66 bereitgestellt, das aus einem Ventil 64, um die Batchverarbeitung von Partikeln zu ermöglichen, und einem Antriebsmittel 65 besteht, um das Ventil 64 zu veranlassen, geöffnet oder geschlossen zu sein. Eine Zylinderwand, die über dem Ventilmittel 66 angeordnet ist, weist ein Messfenster 67 auf, um die Messung von dem Licht zu erlauben, das von den Partikeln in dem Zylinder der Messzelle 58 reflektiert wird. Die Messzelle 58 umfasst weiterhin ein Pressmittel 70, das aus einem Presselement 68, das sich in Bezug auf das Messfenster 67 rückwärts oder vorwärts bewegt und das die Partikel in dem Zylinder der Messzelle 58 presst, und einem Antriebsmittel 69 besteht, das das Presselement 68 für eine Rückwärts- oder eine Vorwärtsbewegung antreibt. Bei einer Position über dem Messfenster 67 ist auch ein Strahlmittel 72 mit einer Vielzahl von Luftstrahllöchern 71 bereitgestellt, das mit einem Luftkompressionsmittel (nicht gezeigt) wie ein Kompressor verbunden ist und das die Partikel in der Messzelle 58 reinigt. Die Luftstrahllöcher 71 der Strahlmittel 72 sind angeordnet, so dass die Luft wenigstens zu dem Messfenster 67 und dem Presselement 68 des Pressmittels 70 gerichtet ist. Die optische Verarbeitungseinheit 59 liegt dem Messfenster 67 gegenüber, so dass das Licht auf die Partikel gestrahlt wird, das reflektierte Licht empfangen wird, und die empfangenen Signale in den Probenmessregler 57 eingegeben werden (Fig. 4). Es ist bevorzugt, dass das Messfenster 67 aus einem Plattenmaterial wie wasserfreies Quarzglas gebildet ist, das nicht die optische Spektralanalyse beeinflusst, und dass das Messfensters 67 die Form einer flachen Oberfläche aufweist, um dem einfallenden Licht oder dem reflektierenden Licht zu erlauben, senkrecht dadurch durchzugehen. Es wird jedoch nicht ausgeschlossen, ein Messfenster 67 mit einer gebogenen Oberfläche entlang der inneren Umfangsform der Messzelle zu bilden.
Die Messzelle 58 ist mit der Probenumführung 73 bereitgestellt. Die Probenumführung 73 weist seinen einen Abschnitt mit einem unteren Abschnitt des Ventilmittels 66 verbunden auf und einen anderen Abschnitt mit dem Saugmittel 56 verbunden auf, weist die Messzelle 58 parallel mit dem Zylinder 63 bereitgestellt auf und weist einen Verbindungsweg 74 auf, der über dem Messfenster 67 der Messzelle bereitgestellt ist, um mit der Messzelle 58 verbunden zu sein. Das Saugmittel 56 ist mit der Probenumführung 73 verbunden und die Saugkraft wirkt aufwärts von der Umführung 74, so dass die überlaufenden Probenpartikel von der Messzelle 58 durch den Verbindungsweg 74 in die Umführung 73 gesaugt werden und natürlich durch Schwerkraft von der Umführung 73 abwärts fallen. Wenn die Saugkraft des Saugmittels 56 zu stark ist, werden die in der Umführung 73 vorliegenden Probenpartikel alle zu dem Saugmittel 56 gesaugt, so dass dessen Abstimmung in Bezug auf die Saugkraft des Transportwegs 60 notwendig ist.
In der Nachbarschaft des Messfensters 67 ist ein Partikeldetektionssensor 75 bereitgestellt. Nur wenn der Partikeldetektionssensor 75 fortfährt, ein Detektionssignal für zum Beispiel 5 Sekunden auszugeben, wird das Öffnungs/Schließmittel 62 geschlossen und das Pressmittel 70 wird veranlasst, zu wirken. Das Pressmittel 70 wird betrieben, so dass die Probenpartikel in dem Zylinder 63 der Messzelle gepresst werden, und auf diese Weise, kann gesichert werden, dass die Probenpartikel korrekt zu der Messzelle geliefert und gehalten werden.
Fig. 9 zeigt in einem Blockdiagramm den Steuervorgang der Partikelbestandteilmesseinheit. Das Pressmittel 70, das Ventilmittel 66, das Luftstrahlmittel 72 und das Öffnungs/Schließmittel 62 der Messzelle 58 sind alle mit dem Probenmessregler 57 verbunden und werden durch ihn gesteuert. Das Partikeldetektionssignal von dem Partikeldetektionssensor 75 und das Messsignal von der optischen Verarbeitungseinheit 59 werden in den Probenmessregler 57 eingegeben. Der Probenmessregler 57 wandelt die empfangenen Signale in Extinktionswerte um, die in den Bestandteilberechnungsregler 52 als Ausgaben der Messeinheit 51 eingegeben werden. Die ausgegebenen Extinktionswerte können nicht-kontinuierliche Extinktionswerte in besonderen Wellenlängen sein oder können kontinuierliche Extinktionswertkomponenten sein, die durch Scannen bei minütlichen Intervallen erhalten werden, und in Abhängigkeit von den Gehalten von Partikelbestandteilen, die für die beabsichtigten Zwecke oder bei der verallgemeinerten Verwendung gewünscht sind, ist die Einheit so konstruiert, so dass sie ökonomisch ist und in der Lage ist, den Messvorgang auf effizienten Wegen durchzuführen. Bei der Partikelbestandteilmesseinheit 52 werden die von der Messeinheit 51 ausgegebenen Extinktionswerte empfangen und der Aschegehaltwert wird berechnet. Die Partikelbestandteilmesseinheit 52 umfasst den Speicherabschnitt 76, der im Voraus die Kalibrierungskurve speichert, um den Aschegehaltwert aus den Extinktionswerten zu berechnen, den Berechnungsabschnitt 77, der den Aschegehaltwert aus den erhaltenen Extinktionswerten basierend auf der Kalibrierungskurve berechnet, und den Steuerabschnitt 78, der diese Abschnitte zusammen verbindet und steuert.
Als nächstes werden die Gesamtmesssequenzen unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm von Fig. 9 erläutert. Bei dem Beginn des Verfahrensvorgangs des Mehlmahlsystems (externen Systems) 53 wird ein Messbeginnsignal von dem Mehlmahlsystem in den Bestandteilberechnungsregler 52 eingegeben. Mit diesem Signal wird ein Startsignal von dem Bestandteilberechnungsregler 52 in den Probenmessregler 57 der Messeinheit 51 eingegeben. Wenn das Startsignal in den Probenmessregler 57 eingegeben wird, gibt der Probenmessregler 57 ein Signal für das Ventilmittel 66, geschlossen zu sein, und für das Öffnungs/Schließmittel 62 aus, geöffnet zu sein. Die Probenpartikel werden von dem Transportweg 60 der Partikel durch das Öffnungs/Schließmittel 62 und den Probenlieferweg 61 zu der Messzelle 58 geliefert. Wenn die Probenpartikel die Messzelle 58 ganz füllen, fließen die Überschussprobenpartikel durch den Verbindungsweg 74 zu der Probenumführung 73 und kehren durch den Probenlieferweg 61 zu dem Transportweg 60 zurück. Zu dieser Zeit hat der Partikeldetektionssensor 75 in der Messzelle bereits den Zustand detektiert, dass die Probenpartikel eingefüllt sind. Das heißt, der Probenmessregler 57 ist derart angeordnet, um zu beurteilen, dass die Messzelle 58 voll ist, wenn das Detektionssignal des Partikeldetektionssensors 75 für eine vorbestimmte Zeitdauer fortfährt. In dieser Ausführungsform, wird beurteilt, dass die Probenpartikel in der Messzelle 58 die Menge erreicht haben, die für die Messung geeignet ist, wenn das Detektionssignal durch den Partikeldetektionssensor 75 fünf Sekunden lang fortfährt.
Mit diesem durch den Partikeldetektionssensor 75 fortgeführten Detektionssignal steuert der Probenmessregler 57 das Öffnungs/Schließmittel 62, geschlossen zu sein, so dass keine weiteren Probenpartikel hereingenommen werden, und steuert ebenfalls das Pressmittel 70, so dass sein Presselement 68 zu und gegen das Messfenster getrieben wird. Wenn das Antreiben des Pressmittels 70 vollendet ist, gibt der Probenmessregler 57 der Messeinheit 51 dem Bestandteilberechnungsregler 52 ein Signal aus, das anzeigt, dass die Vorbereitung zum Messen der Extinktionswerte von den Probenpartikeln vollendet wurde. Der Bestandteilberechnungsregler 52 gibt dem Probenmessregler 57 ein Signal zum Ersuchen der Extinktionswerte aus. Beim Erhalten des Ersuchens für die Extinktionswerte bestrahlt die optische Verarbeitungseinheit 59, die dem Messfenster 67 der Messzelle 58 gegenüberliegt, die Partikel mit dem vorbestimmten Licht wie Ultraviolettstrahlen, sichtbaren Strahlen und nahen Infrarotstrahlen, um die Detektion von reflektiertem Licht oder durchgelassenem Licht von den Partikeln zu ermöglichen. Die Wellenlängen des ausgestrahlten Lichts können variieren wie kontinuierliche Wellenlängen, begrenzte Wellenlängen von einer Vielzahl von Arten, und Wellenlängen mit vorbestimmten Intervallen, und natürlich sind die Wellenlängen des ausgestrahlten Lichts in Abhängigkeit der zu analysierenden Bestandteilen unterschiedlich. Die Auswahl dieser Wellenlängen basiert auf der vorher erhältlichen Bestandteilspektralanalyse.
Das empfangene reflektierte Licht wird von der optischen Verarbeitungseinheit 59 zu dem Probenmessregler 57 gesendet, wo das Licht zu den Extinktionswerten umgewandelt wird. Die umgewandelten Extinktionswerte werden auf Ersuchen zu dem Bestandteilberechnungsregler 52 gesendet. Wenn die Messung der Extinktionswerte vollendet ist, gibt der Probenmessregler 57 dem Bestandteilberechnungsregler 52 ein Signal aus, das anzeigt, dass das Extinktionswertmessen vollendet wurde.
Wenn die Temperaturkorrektur durchgeführt wird, obwohl dies nicht detailliert in Bezug auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform erläutert wurde, ist es möglich, eine Stufe hinzuzufügen, in der, durch Bereitstellen eines Temperaturdetektionselements in der Messzelle 58, der Bestandteilberechnungsregler 52 dem Probenmessregler 57 ein Temperatursuchsignal ausgibt, und der Probenmessregler 57 nimmt ein Signal von dem Temperaturdetektionssensor 79 auf und gibt dieses Signal sofort dem Bestandteilberechnungsregler 52 aus. Auf diese Weise wird es möglich gemacht, die Temperatur unter Verwendung des Spektralanlyseverfahrens zu korrigieren, das für eine Beeinflussung durch die Temperatur anfällig ist. Der Speicherabschnitt speichert im Voraus die vorbereitete Kalibrierungskurve, die basiert auf den Extinktionswerten, die erhalten werden durch Messen der Proben, deren Aschegehaltwerte bekannt sind und auf den Aschegehaltwerten von den Proben; bei dem Bestandteilberechnungsregler 52 wird die Berechnungskurve verwendet, die Extinktionswerte, deren Aschegehaltwert unbekannt ist, werden gemessen und der Aschegehalt der Probe wird berechnet. Hier wurde die Erläuterung nur für die Messung des Aschegehalts gemacht, aber für den Fall, dass das Weizenmehl Gegenstand der Messung ist, ist es nicht darauf begrenzt, da es auch möglich ist, Proteine, Wassergehalt, beschädigte Stärke, Wasserabsorption, Farbe usw., in gleicher Weise wie in dem Stand der Technik, zu messen.
Wenn das Ausgeben der Daten von dem Probenmessregler 57 vollständig vollendet wurde, wird das Pressen durch das Pressmittel 70 sofort freigegeben, so dass das Ventil 64 des Ventilmittels 66 geöffnet wird und die Probenpartikel in die Messzelle 58 entladen werden. Danach wird das Strahlmittel 72 angetrieben, um das Messfenster 67, das Presselement 68 und das Innere der Messzelle 58 zu reinigen. Das Strahlmittel 72 wird durch ein Magnetventil realisiert, das als ein Luftventil mit einem Düsenloch fungiert, und das mit dem Luftkompressionsmittel wie einem nicht gezeigten Kompressor verbunden ist. Die Luftschauer in der Messzelle 58 werden für eine vorbestimmte Zeitdauer fortgeführt und an dem Punkt, wenn der Probenmessregler 57 durch den Partikeldetektionssensor 75 bestätigt hat, dass die Probenpartikel nicht vorliegen, wendet sich der Bestandteilberechnungsregler 52 zu einem Standby-Zustand für das Startsignal und, wenn das Startsignal eingegeben wird, wird das Öffnungs/Schließmittel 62 geöffnet. Durch Wiederholen dieses Vorgangs wird die Messung des Aschegehalts für Probenpartikel durchgeführt.
In dem Vorhergehenden wurde erläutert, dass die Messzelle ein zylinderförmiger Körper ist. Was jedoch erforderlich ist, ist, dass der Körper hohl ist, so dass der Abschnitt bzw. das Profil des Körpers auch rund oder vierkantig sein kann.
Während die Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Worte, die verwendet wurden, eher Beschreibungs- als Begrenzungswörter sind, und dass Änderungen in dem Geltungsbereich der anhängenden Ansprüche gemacht werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst:

Herstellen einer Kalibrierungskurve von einer Vielzahl von Nahrungsmittelproben, deren Aschegehaltwerte bekannt sind, mittels einer nichtlinearen Analyse von Extinktionswerten jeder Probe und dem bekannten Aschegehaltwert jeder Probe, wobei die Extinktionswerte durch Bestrahlen mit Licht mit spezifischer Wellenlänge erhalten werden, mindestens eine Ultraviolettstrahlenbandwellenlänge enthaltend, wobei die spezifischen Wellenlängen spezifisch für organische Bestandteile sind, die mit anorganischen Bestandteilen gekoppelt sind, die zu dem Aschegehalt führen; und

Ableiten eines Aschegehaltwerts der Probe unter Bezug auf eine Probe, deren Aschegehaltwert unbekannt ist, anhand von Extinktionswerten, die durch Bestrahlung dieser Probe erhalten werden, wobei das Licht eine spezifische Wellenlänge aufweist, mindestens die Ultraviolettstrahlenbandwellenlänge enthaltend, und anhand der Kalibrierungskurve, die vorher durch nichtlineare Analyse hergestellt worden ist.

2. Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln gemäß Anspruch 1, bei dem die organischen Bestandteile Flavonoid-Pigment, Phytinsäure und Pektin umfassen.

3. Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln gemäß Anspruch 1, bei dem das Licht mit spezifischer Wellenlänge von Ultraviolettstrahlen bis zu sichtbaren Strahlen reicht.

4. Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln gemäß Anspruch 1, bei dem das Licht mit spezifischer Wellenlänge von Ultraviolettstrahlen bis zu nahen Infrarotstrahlen reicht.

5. Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln gemäß Anspruch 1, bei dem das Licht mit spezifischer Wellenlänge Ultraviolettstrahlen und nahe Infrarotstrahlen umfasst.

6. Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln gemäß Anspruch 4, bei dem der Extinktionswert, der von irgendeinem der nahen Infrarotstrahlen abgeleitet wird, verwendet wird, um den Einfluss auf die Messgenauigkeit auszugleichen.

7. Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln gemäß Anspruch 5, bei dem der Extinktionswert, der von irgendeiner der nahen Infrarotstrahlen abgeleitet wird, verwendet wird, um den Einfluss auf die Messgenauigkeit auszugleichen.

8. Verfahren zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt der Herstellung der Kalibrierungskurve durch die nichtlineare Analyse unter Verwendung von neuralen Netzwerken durchgeführt wird.

9. Vorrichtung zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält:

einen Lichtquellenabschnitt (8) zum Bestrahlen einer Probe, wobei das Licht eine Wellenlänge aufweist, die mindestens eine Ultraviolettstrahlenbandwellenlänge enthält, die in der Lage ist, organische Bestandteile zu detektieren, die mit anorganischen Bestandteilen gekoppelt sind, die zu dem Aschegehalt führen;

einen Photodetektionsabschnitt (88) zum Detektieren von wenigstens einem reflektierten Licht und durchgelassenem Licht der Probe;

einen Speicherabschnitt (76), der eine, unter Bezug auf eine Vielzahl an Nahrungsmittelproben, deren Aschegehaltwerte bekannt sind, durch eine nichtlineare Analyse unter Verwendung von neuralen Netzwerken vorher hergestellte Kalibrierungskurve speichert, die auf Extinktionswerten jeder Probe und auf bekannten Aschegehaltwerten jeder Probe basiert, wobei die Extinktionswerte durch Bestrahlen mit Licht mit spezifischer Wellenlänge erhalten werden, die mindestens die Ultraviolettstrahlenbandwellenlänge enthält;

einen Berechnungsabschnitt (77), der programmiert ist, um, unter Bezug auf eine Probe, deren Aschegehaltwert unbekannt ist, Extinktionswerte von wenigstens reflektiertem Licht und durchgelassenem Licht zu berechnen, die von dem Photodetektionsabschnitt durch Bestrahlen mit Licht erhalten werden, das die spezifische Wellenlänge aufweist, die mindestens die Ultraviolettstrahlenbandwellenlänge enthält, und um, unter Bezug auf die Probe, deren Aschegehaltwert unbekannt ist, einen Aschegehaltwert zu berechnen, basierend auf den Extinktionswerten und der in dem Speicherabschnitt gespeicherten Kalibrierungskurve; und

einen Steuerabschnitt (78) zum Steuern des Lichtquellenabschnitts, des Photodetektionsabschnitts, des Speicherabschnitts und des Berechnungsabschnitts.

10. Vorrichtung zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln gemäß Anspruch 9, bei der der Lichtquellenabschnitt Licht mit spezifischer Wellenlänge in einem Bereich von Ultraviolettstrahlen bis zu sichtbaren Strahlen ausstrahlt.

11. Vorrichtung zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln gemäß Anspruch 9, bei der der Lichtquellenabschnitt Licht mit spezifischer Wellenlänge in einem Bereich von Ultraviolettstrahlen bis zu nahen Infrarotstrahlen ausstrahlt.

12. Vorrichtung zum Messen des Aschegehalts von Nahrungsmitteln gemäß Anspruch 9, bei der der Lichtquellenabschnitt Licht mit spezifischer Wellenlänge aus Ultraviolettstrahlen und nahen Infrarotstrahlen ausstrahlt.