DE69909215T2

DE69909215T2 - Verfahren zur erfassung der qualität und/oder zusammensetzung von milch

Info

Publication number: DE69909215T2
Application number: DE69909215T
Authority: DE
Inventors: Karel Van Den Berg; Helena Geralda Maria Vijverberg; Wilhelmus Johannes Adrianus Van Lier
Original assignee: Maasland NV
Current assignee: Maasland NV
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2019-11-09
Also published as: NZ500916A; DK1000535T3; ATE243926T1; AU765969B2; CA2288452A1; NL1010540C2; DE69909215D1; CA2288452C; EP1000535B1; US6197538B1; EP1000535A1; JP2000146832A; AU5835199A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Qualität und/oder der Zusammensetzung von Milch mit Hilfe von Messungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein solches Verfahren ist aus der Druckschrift NL 1004980 bekannt. In dieser Druckschrift ist ein Verfahren offenbart, bei dem die Werte der Strahlungsstärke einer Anzahl von Farben in der Milch gemessen werden, und bei dem die Milch von einzelnen Tieren gewonnen wird. Durch Vergleichen der Strahlungsstärke-Werte mit den bei vorhergehenden Melkvorgängen aufgezeichneten Werten wird das Vorhandensein bestimmter Substanzen, wie z. B. Verunreinigungen, ermittelt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Strahlungsstärke-Werte der Milch in Abhängigkeit von der Menge an Umgebungslicht stark variieren. Außerdem können die Ergebnisse nicht quantitativ interpretiert werden, da nur Änderungen gegenüber vorhergehenden Melkvorgängen aufgezeichnet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile zu vermeiden oder zumindest zu minimieren. Gemäß der Erfindung wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht. Auf diese Weise wird die Strahlungsstärke des Hintergrundes ermittelt. Dies ermöglicht eine Korrektur der Strahlungsstärke, die gemessen wird, wenn die Quellen eingeschaltet sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zeiträume zur Messung der Stärke der reflektierten Strahlung konstant. Dadurch wird erreicht, daß die gemessenen Strahlungsstärken leicht verglichen werden können. Ein oder mehrere Werte einer oder mehrerer gemessener Stärken von reflektierter Strahlung kann in einem Speicher gespeichert werden, so daß die Werte mit vorher ermittelten Werten verglichen werden können.
Auf der Basis der Werte der gemessenen Strahlungsstärke wird ein Verhältnis der Werte ermittelt. Durch den dynamischen Mittelwert der Werte und/oder der Verhältnisse der Werte, die für ein bestimmtes Tier während einer bestimmten Anzahl von kürzlich erfolgten Melkvorgängen ermittelt wurden, wird ein Eichwert gebildet. Ein Eichwert kann auch durch eine Messung gebildet werden, die an einem Eichmittel, wie z. B, einer durchsichtigen Flüssigkeit, einer Referenzmilch, einem Eichstab, weißem Papier, einer weißen Kachel, einer Spülflüssigkeit oder Wasser, vorgenommen wird. Die Werte können auch mit früheren Eichwerten verglichen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Werte und/oder Verhältnisse von Werten sowohl miteinander als auch mit früheren Werten und/oder Eichwerten und/oder Verhältnissen verglichen, die bei einer oder mehreren früheren Messungen aufgezeichnet wurden, und die Ergebnisse dieses Vergleichsvorganges werden angezeigt. Gemäß einem erfindungsgemäßen Merkmal werden die Ergebnisse des Vergleichsvorganges in der Weise angezeigt, daß das Vorhandensein und/oder die Konzentration bestimmter Substanzen, wie z. B. Verunreinigungen in der Milch, sofort abgelesen werden können.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal empfängt ein weiterer Empfänger die Strahlung direkt von der Quelle, und der von dem ersten Empfänger ermittelte Wert wird mit Hilfe eines Wertes berichtigt, der von dem weiteren Empfänger ermittelt wurde. Dadurch kann die Stärke der von der Quelle ausgesandten Strahlung ermittelt werden. Wenn die Quelle altert, was nicht nur bei radioaktiven Quellen relevant ist, sondern auch bei Glühlampen, oder wenn die Quelle verschmutzt ist, nimmt die Stärke der Strahlung ab. Dies hat Auswirkungen auf den Wert der gemessenen Strahlungsstärke. Eine Korrektur des Wertes kann mit Hilfe des Wertes der Strahlungsstärke erfolgen, der von dem weiteren Empfänger gemessen wird. Es ist auch möglich, ein oder mehrere Verhältnisse von Werten mit Hilfe von Werten zu berichtigen, die von dem weiteren Empfänger ermittelt werden, der die Strahlung direkt von der Quelle erhält.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Quelle und der Empfänger mit einem periodischen Signal, wie z. B. einem Rechtecksignal oder einem Sägezahnsignal, gekoppelt, wobei der Empfänger die Strahlungsstärke mißt, wenn die Quelle fast eine konstante Stärke erreicht hat. Mit Hilfe des periodischen Signals wird eine Synchronisation der Quelle und des Empfängers erzielt. Zuerst wird die Quelle eingeschaltet, worauf der Empfänger die Strahlungsstärke mißt. Viele Quellen haben eine Aufheizzeit, bevor sie eine konstante oder maximale Stärke erreichen. Nach Beendigung der Aufheizzeit kann der Empfänger die Strahlungsstärke messen. Die Quelle kann auch direkt von dem periodischen Signal eingeschaltet werden.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal umfaßt die Quelle Lichtquellen, die Strahlung mit einer oder mehreren separaten Wellenlängen aussenden, wobei sich die Wellenlängen auf die Absorptionscharakteristika bestimmter Substanzen in der Milch, wie z. B. Proteine oder Fette, beziehen, und der Empfänger mißt die Strahlungsstärke, und das Vorhandensein und/oder die Konzentration einer oder mehrerer Substanzen in der Milch wird ermittelt. Dadurch wird erreicht, daß die Milch mit einer Strahlung bestrahlt wird, die eine Wellenlänge aufweist, welche von bestimmten Substanzen in der Milch absorbiert wird. Durch Vergleichen der Stärke der ausgesandten Strahlung mit der von dem Empfänger gemessenen Strahlung ist es möglich, die Lichtabsorption einer bestimmten Wellenlänge zu ermitteln. Dadurch kann nicht nur das Vorhandensein einer bestimmten Substanz nachgewiesen, sondern auch die Konzentration dieser Substanz bestimmt werden.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Merkmal umfaßt die Ermittlung der Milchzusammensetzung das Ermitteln des Vorhandenseins und/oder der Menge einer oder mehrerer der folgenden Substanzen: Blut, Urin, Exkremente, Verschmutzung, Kolibakterien, Hormone, Flocken, Spülflüssigkeit, Luft. All diese Substanzen können durch Messen der reflektierten Strahlung der Quelle ermittelt werden. Im übrigen umfaßt die Ermittlung auch die Ermittlung des Fettgehalts und/oder des Keimgehalts und/oder von Mastitis und/oder Kolostrum und/oder Grasmilch (nach dem Verzehr von Gras gebildete Milch).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Ermittlungen an Milch durchgeführt, die von einzelnen Tieren gewonnen wurde. Auf diese Weise kann die Qualität der Milch eines einzelnen Tieres überprüft werden. Wenn das Tier brünstig oder, z. B. wegen Krankheit, in schlechter Verfassung ist, kann dies rechtzeitig fest gestellt werden. Die Ermittlungen können auch an Milch durchgeführt werden, die von separaten Eutervierteln gewonnen wurde. Die Werte und/oder die Verhältnisse von Werten können miteinander sowie mit früheren Werten und/oder Werten von unterschiedlichen Eutervierteln verglichen werden, und die Ergebnisse dieses Vergleichsvorganges können angezeigt werden. Dadurch ist es möglich, beispielsweise Blut oder Eiter enthaltende Milch aus einem Euterviertel rechtzeitig abzusondern, bevor diese Milch mit Milch aus den anderen Vierteln vermischt wird.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal werden eine oder mehrere Ermittlungen durchgeführt, wenn der Strömungssensor das Strömen der Milch anzeigt. Dadurch wird erreicht, daß während des Melkens Messungen durchgeführt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Quelle Lichtquellen, die die Milch nacheinander oder gleichzeitig mit rotem, grünem, blauem Licht bestrahlen und nacheinander oder gleichzeitig abgeschaltet werden. Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal werden die Verhältnisse RG, RB und GB der gemessenen Strahlungsstärke wie folgt berechnet: RG = (r – a)/(g – a) , RB = (r – a)/(b – a) , GB = (g – a)/(b – a),wobei r die gemessene Strahlungsstärke während der Bestrahlung der Milch durch eine Quelle mit rotem Licht ist, g die gemessene Strahlungsstärke während der Bestrahlung der Milch durch eine Quelle mit grünem Licht, b die gemessene Strahlungsstärke während der Bestrahlung der Milch durch eine Quelle mit blauem Licht und a die gemessene Strahlungsstärke während des Zeitraumes, in dem die Lichtquellen abgeschaltet sind.
Die Verhältnisse RG, RB und GB können mit Korrekturfaktoren multipliziert werden, die von den Eichwerten abhängen. Diese Eichwerte können auf Messungen an Referenzflüssigkeiten basieren. Die Verhältnisse können auch mit den Werten der Strahlungsstärke multipliziert werden, die von dem weiteren Empfänger gemessen wurden, der die Strahlung direkt von der Lichtquelle erhält.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Futter eines Tieres auf der Basis einer Untersuchung der Milch ermittelt. Durch Untersuchen der Milch kann festgestellt werden, daß beispielsweise die Farbe grün eine ziemlich intensive Stärke aufweist. Dies zeigt an, daß das Tier Gras anstelle der üblichen Portion an Kraftfutter gefressen hat.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Melksystem, das mit der Farbmeßvorrichtung versehen ist;
2 eine Milchleitung, an der ein Sensor angeordnet ist;
3 eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform des Sensors und
4 eine weitere Ausführungsform des Sensors.
1 zeigt vier Zitzenbecher 1, die an die Zitzen eines zu melkenden Tieres anzuschließen sind, wobei die Milchleitungen 2 der Zitzenbecher 1 in ein Milchsammelglas 3 münden. An das Milchsammelglas 3 ist ferner eine Vakuumleitung 15 angeschlossen, um in dem Milchsammelglas 3 selbst, in den Milchleitungen 2 und in den Zitzenbechern 1 ein Vakuum zu erzeugen, wobei das Vakuum erforderlich ist, um die Zitzenbecher an die Zitzen des Tieres angeschlossen zu halten, um zu melken und um die Milch und die darin enthaltene Luft voneinander zu trennen. Aus dem Milchsammelglas 3 wird die gewonnene Milch über ein Ventil 4, eine Pumpe 5, ein Rückschlagventil 6 und ein Dreiwegeventil 7 über eine Leitung 8 in einen (nicht dargestellten) Milchtank abgeleitet.
In der Figur ist ferner eine Farbmeßvorrichtung 9 mit einer Verarbeitungseinheit 10 gezeigt, an die vier Farbsensoren 11 angeschlossen sind. Diese Sensoren 11 sind vorzugsweise an den Milchleitungen 2 der einzelnen Zitzenbecher 1 angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen können die Sensoren 11 auch in dem Milchsammelglas 11'', in der Milch oder in einem Überlaufbehälter 14 angeordnet sein. Die Verarbeitungseinheit zeichnet die von dem Sensor gemessenen Werte auf. Diese gemessenen Werte können zur weiteren Verarbeitung an einen Computer 12 weitergeleitet werden.
2 zeigt einen Sensor 11, der in einer Milchleitung 2 angeordnet ist. Der Sensor 11 besteht aus einer Lichtquelle 16 und einem Empfänger 17, die gemeinsam in einem Gehäuse 19 angeordnet sind. Der Empfänger 17 ist mit einer Abschirmvorrichtung versehen, so daß nur das von der Milch reflektierte Licht aus der Lichtquelle 16 von dem Empfänger 17 empfangen wird. Das Gehäuse 19 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Lichtquelle und der Empfänger gegen Umgebungslicht abgeschirmt sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle eine Mehrfarben-LED, mit deren Hilfe die Milch mit Licht in unterschiedlichen Farben bestrahlt werden kann. Die LED kann durch ein periodisches Signal, wie z. B. ein Rechtecksignal oder ein Sägezahnsignal, aktiviert werden. Der Empfänger kann ebenfalls mit diesem Signal verbunden sein, so daß die Lichtquelle und der Empfänger synchronisiert sind. Jedesmal wenn die Quelle eine konstante Stärke erreicht, wird die reflektierte und/oder absorbierte Strahlungsmenge von dem Empfänger ermittelt.
3 zeigt einen nicht erfindungsgemäßen Sensor in einer Anordnung, bei der der Empfänger 17 gegenüber der Quelle 16 angeordnet ist. In diesem Fall wird die Qualität der Milch mit Hilfe der Absorption von Strahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen gemessen. Dabei ist die absorbierte Lichtmenge bestimmter Wellenlängen ein Maß für das Vorhandensein und/oder die Konzentration bestimmter Substanzen in der Milch. Sowohl die Quelle als auch der Empfänger sind in einem separaten Gehäuse angeordnet.
4 schließlich zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der ein weiterer Empfänger 18 in dem Sensor angeordnet ist, wobei der weitere Empfänger 18 die direkt von der Quelle kommende Strahlung mißt. Auf diese Weise kann die Stärke der von der Quelle ausgesandten Strahlung ermittelt werden. Wenn die Quelle altert, oder wenn die Quelle verschmutzt ist, nimmt die Stärke der Strahlung ab. Dies hat Auswirkungen auf den Wert der gemessenen Strahlungsstärke. Der Wert kann mit Hilfe des Wertes der Strahlungsstärke korrigiert werden, der von dem weiteren Empfänger ermittelt wird.

Claims

Verfahren zum Ermitteln der Qualität und/oder der Zusammensetzung von Milch mit Hilfe von Messungen, wobei bei dem Verfahren eine Quelle die Milch nacheinander mit Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge bestrahlt, wobei ein Empfänger während zumindest eines Teiles der Zeit, in der die Quelle eingeschaltet ist, die Stärke der reflektierten Strahlung über einen Zeitraum hinweg mißt; die Werte der auf diese Weise gemessenen Strahlungsstärke in einem Speicher gespeichert werden; die Werte miteinander sowie mit früheren Werten verglichen werden, die während einer früheren Messung aufgezeichnet wurden; und die Ergebnisse dieses Vergleichsvorganges angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Messung die Quelle abgeschaltet wird, wobei der Empfänger während zumindest eines Teiles der Zeit, in der die Quelle abgeschaltet ist, die Stärke der reflektierten Strahlung über einen Zeitraum hinweg mißt; daß die Werte der auf diese Weise gemessenen Strahlungsstärke als Hintergrundwerte in einem Speicher gespeichert werden; daß die Hintergrundwerte in die Werte integriert werden, die während der Zeit, als die Quelle eingeschaltet war, gewonnen wurden; und daß die durch die Hintergrundwerte berichtigten Werte in einem Speicher gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis der Werte und/oder der Hintergrundwerte ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eichwert gebildet wird durch den dynamischen Mittelwert der Werte und/oder der Verhältnisse von Werten, die für ein bestimmtes Tier während einer bestimmten Anzahl von kürzlich erfolgten Melkvorgängen ermittelt wurden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eichwert gebildet wird durch eine Messung, die an einem Eichmittel, wie z. B. einer durchsichtigen Flüssigkeit, einer Referenzmilch, einem Eichstab, einer Spülflüssigkeit oder Wasser, vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte mit früheren Eichwerten verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte und/oder Verhältnisse von Werten sowohl miteinander als auch mit früheren Werten und/oder Eichwerten und/oder Verhältnissen verglichen werden, die bei einer oder mehreren früheren Messungen aufgezeichnet wurden, und die Ergebnisse dieses Vergleichsvorganges angezeigt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ergebnisse des Vergleichsvorganges in der Weise angezeigt werden, daß das Vorhandensein und/oder die Konzentration bestimmter Substanzen, wie z. B. Verunreinigungen in der Milch, sofort abgelesen werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Empfänger die Strahlung direkt von der Quelle empfängt und der von dem ersten Empfänger ermittelte Wert mit Hilfe eines Wertes berichtigt wird, der von dem weiteren Empfänger ermittelt wurde.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Verhältnisse mit Hilfe von Werten berichtigt werden, die von dem weiteren Empfänger ermittelt werden, der die Strahlung direkt von der Quelle erhält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle und der Empfänger mit einem periodischen Signal, wie z. B. einem Rechtecksignal oder einem Sägezahnsignal, gekoppelt sind, wobei der Empfänger die Strahlungsstärke mißt, wenn die Quelle fast eine konstante Stärke erreicht hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle Lichtquellen umfaßt, die Strahlung mit einer oder mehreren separaten Wellenlängen aussenden, wobei sich die Wellenlängen auf die Absorptionscharakteristika bestimmter Substanzen in der Milch, wie z. B. Proteine oder Fette, beziehen, daß der Empfänger die Strahlungsstärke mißt, daß das Vorhandensein und/oder die Konzentration einer oder mehrerer Substanzen in der Milch ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Milchzusammensetzung das Ermitteln des Vorhandenseins und/oder der Menge einer oder mehrerer der folgenden Substanzen umfaßt: Blut, Urin, Exkremente, Verschmutzung, Kolibakterien, Hormone, Flocken, Spülflüssigkeit, Luft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Milchzusammensetzung die Ermittlung des Fettgehalts und/oder des Keimgehalts und/oder von Mastitis und/oder Kolostrum und/oder Grasmilch (nach dem Verzehr von Gras gebildete Milch) umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlungen an Milch durchgeführt werden, die von einzelnen Tieren gewonnen wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlungen an Milch durchgeführt werden, die von separaten Eutervierteln gewonnen wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte und/oder die Verhältnisse von Werten miteinander sowie mit früheren Werten und/oder Werten von unterschiedlichen Eutervierteln verglichen werden und die Ergebnisse dieses Vergleichsvorganges angezeigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Ermittlungen durchgeführt werden, wenn ein Strömungssensor das Strömen der Milch anzeigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle Lichtquellen umfaßt, die die Milch nacheinander oder gleichzeitig mit rotem, grünem, blauem Licht bestrahlen und nacheinander oder gleichzeitig abgeschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse RG, RB und GB der gemessenen Strahlungsstärke wie folgt berechnet werden: RG = (r – a)/(g – a) , RB = (r – a)/(b – a), GB = (g – a)/(b – a), wobei r die gemessene Strahlungsstärke während der Bestrahlung der Milch durch eine Quelle mit rotem Licht ist, g die gemessene Strahlungsstärke während der Bestrahlung der Milch durch eine Quelle mit grünem Licht, b die gemessene Strahlungsstärke während der Bestrahlung der Milch durch eine Quelle mit blauem Licht und a die gemessene Strahlungsstärke während des Zeitraumes, in dem die Lichtquellen abgeschaltet sind.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse RG, RB und GB mit Korrekturfaktoren multipliziert werden, die von den Eichwerten abhängen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter eines Tieres auf der Basis einer Untersuchung der Milch ermittelt wird.