[發明專利]用于測量奶中脂肪的方法及設備

在審

• 申請號: 201880081722.0
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN111602051A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 斯特凡·普夫呂格爾;沃爾夫岡·德拉赫姆;朱浩
• 申請（專利權）人: 恩德斯+豪斯流量技術股份有限公司
• 主分類號: G01N33/06
• 分類號: G01N33/06;G01N22/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 穆森;戚傳江

一種用于連續確定具有可變固體分數并且在管線中流動的有可變氣體含量的奶的脂肪含量的方法和系統(400)，包括：基于布置在管線(410)中的密度計(430)的測量管的至少兩個彎曲振動期望模式的本征頻率，查明在管線中流動的奶的聲速值和平均密度值；借助連接到管線的壓力傳感器(440)來查明管線中的靜壓力值；基于聲速值、平均密度值和壓力值來查明氣體體積分數值；基于平均密度值和氣體體積分數值來查明在管線中流動的沒有氣體含量的奶的密度值；借助布置在管線中的微波傳感器(420)，基于測量奶中微波的傳播速度和/或吸收中的至少一種，來查明在管線中流動的奶的介電常數值；以及，基于管線中流動的沒有氣體含量的奶的密度值和有效介電常數值來計算脂肪分數。

技術領域

本發明涉及一種用于乳脂測量的方法和設備：

背景技術

奶和由其獲得的中間體可以被描述為各種成分，主要是水、乳脂和固體的混合物，其中固體基本上包含蛋白質、碳水化合物(其中尤其是乳糖)和少量礦物質。

在從原料奶并且延伸到奶產品制造的加工鏈中，這些成分的百分比是用于控制過程、進行過程和質量檢查以及平衡產品流的重要參數。通常的實踐用于使用實驗室樣品和標準方法來確定百分比。這意味著僅可以評估少量樣品，并且僅在取樣后獲得具有顯著延遲的分析結果。

確實，在紅外區域中通過自動采樣進行與過程相關的光譜分析是可能的，然而，這首先是非常昂貴的，其次，僅基于在相對大的時間間隔內采集少量樣品。因此，對于過程控制，這種分析僅僅是有條件地適用的。

密度測量，例如借助科里奧利流量計，確實適合連續過程監測的在線測量，并且當脂肪、碳水化合物(尤其是乳糖)、蛋白質等的固體百分比的給定比率的假設是合理時，也可以用于確定奶的脂肪含量或固體百分比。隨著該假設的有效性的下降，測量結果相應地變得不準確。

用科里奧利流量計確定脂肪含量的另一個困難來自于分布在奶中分布的空氣微氣泡，這一方面減小了有效密度，并且另一方面由于現在可壓縮的奶與測量管相比的振蕩，導致流量計的振蕩測量管的本征頻率與測量管中的被測物質的密度之間的關系改變。用于確定含氣液體的成分的科里奧利質量流量計的有限適用性例如在US7,363,800B2中描述。該專利教導了一種裝置，該裝置首先具有用于查明介質的介電參數的微波傳感器，其次是科里奧利質量流量計，第三是用于確定介質的氣體成分的獨立傳感器，以及第四是用于處理不同傳感器的信號處理單元。然而，這是復雜且昂貴的設備。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種方法和相應的測量裝置，用于在可變固體分數和可變氣體含量的情況下也能可靠地、連續地測量奶的脂肪分數。

根據本發明，該目的通過獨立權利要求1中限定的方法和獨立權利要求8中限定的測量裝置來實現。

本發明的用于連續確定具有可變固體分數且在管線中流動的有可變氣體含量的奶的脂肪含量的方法，包括：

基于布置在管線中的密度計的測量管的至少兩個彎曲振動期望模式的本征頻率，查明管線中流動的奶的聲速值和平均密度值；

借助連接到管線的壓力傳感器來查明管線中的靜壓力值；

基于聲速值、平均密度值和壓力值來查明氣體體積分數值；

基于平均密度值并且基于氣體體積分數值來查明管線中流動的沒有氣體含量的奶的密度值；

借助布置在管線中的微波傳感器，基于測量所述奶中的微波的傳播速度和/或吸收中的至少一種，來確定在所述管線中流動的奶的介電常數值；以及

基于在管線中流動的沒有氣體含量的奶的密度值和有效介電常數值來計算脂肪分數。

在本發明的進一步發展中，奶被建模為三成分系統，其中成分包括脂肪、水和無脂肪固體。