DE3448134C2

DE3448134C2 -

Info

Publication number: DE3448134C2
Application number: DE3448134A
Authority: DE
Inventors: Bruno St. Gallen Ch Bischoff
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 1984-04-19
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1989-05-03
Also published as: DE3571503D1; DE3441856C2; DE3441856A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Bestandteile von mehlartigen Nahrungsmitteln nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der getreideverarbeitenden Industrie wird schon seit geraumer Zeit die Infrarotspektroskopie zur Messung verschiedener Inhaltsstoffe bzw. Bestandteile (wie Protein und Wasser) in Mehl angewendet. Diese Inhalts stoffe weisen unter Infrarotlicht ein typisches Lichtabsorptions- und Reflexionsverhalten auf.

Aufgrund natürlicher Faktoren von Boden und Klima und Klimastabilität sind insbesondere z. B. im europäischen und im angrenzenden Raum sehr unterschiedliche Getreideernten eine Tatsache. Andere Gegenden, wie z. B. die USA, Kanada und Australien sind hinsichtlich der Getreide produktion privilegiert, da dort nicht nur weniger Klimaschwankungen eintreten, sondern darüber hinaus die Böden und das Klima beste Qualitäten des Getreides bei der Produktion ermöglichen.

Die Weiterverarbeitung des Getreides in der Mühle und der Bäckerei steht dabei vor der Aufgabe, aufgrund der vorhandenen unterschiedlichen Getreidesorten Optimierungsaufgaben zu lösen, um nämlich mit einen möglichst großen Anteil an preiswertem Getreide (d. h. an Getreide mit geringen Proteinwerten usw.) und mit einem kleinstmöglichen Anteil an teuerem Getreide (höhere Proteinwertigkeit usw.) das bestmögliche Mehl bzw. Brot für die Abnehmer herzustellen.

Nachdem Angebot und Preis der Getreidesorten auf dem Markt starken und schnellen Änderungen unterworfen sind, ist es für eine Mühle derzeit nicht mehr tragbar, sozusagen nach alten Erfahrungswerten Getreide sorten zu mischen und Wasser zuzugeben. Kostengesichtspunkte wie auch die Bedürfnisse des Marktes verlangen eine laufende Anpassung an die jeweils vorliegenden Bedingungen, was zum Einsatz von Rechnern zum Bestimmen optimierter Getreidemischungen führt.

Umfangreiche Überprüfungen herkömmlicher Infrarotmeßgeräte führten zu dem Schluß, daß man wohl eine reine Labormessung der Bestandteile von mehlartigen Nahrungsmitteln oder von Nahrungsmittel-Mahlgütern erfolgreich vornehmen kann, kontinuierliche Messungen während der laufenden Fabrikation jedoch nicht als gelöst angesehen werden können.

Die Handhabung von gewonnenen Labormeßwerten ist in einer Hinsicht sehr einfach: die eine Möglichkeit besteht darin, daß man bei einem Abweichen des Resultates von der Realität die Messung im eigenen oder in einem fremden Labor wiederholt. Die andere Möglichkeit besteht darin, daß das Labormeßergebnis einfach ignoriert und weiterproduziert wird, wenn alle anderen Werte, auch die der sensorischen Beurteilung, dies als verantwortbar zulassen. Hier steht also der Mensch mit seinem Entscheid dazwischen.

Bei der Untersuchung des aufgezeigten Problemkreises hatten sich bislang drei "Barrieren" gezeigt, die als ungelöst angesehen werden mußten:

1. Eine Labormeßeinrichtung kann bezüglich ihrer Bauteile (Elektronik usw.) zwar für weniger stark auftretende Umwelteinflüsse ausgelegt sein. Wird ein solches Labormeßgerät jedoch im täglichen Produktionsbetrieb eingesetzt, erweist es sich, daß die Fehler, die durch Umwelteinflüsse ausgelöst werden, in den allermeisten Fällen von anderen Störungen nicht abtrennbar sind.
2. Ist ein neues System, hier die Infrarotspektroskopie, von ihrer theoretischen, besonders von ihrer physikalischen, chemischen und mathematischen Seite her erforscht sowie im Laber überprüft und wird das als brauchbar erkannte System der täglichen Einsatzwirklichkeit unterworfen, so ergibt sich häufig sogleich eine völlige Unbrauchbarkeit für die praktische Eignung im täglichen Einsatz (es treten etwa durch nichts erklärbare Fehler und Abweichungen auf, deren Analyse wegen der unerklärbaren Ursachen nicht erfolgen kann).
3. Auch für größere Produktmengen lassen sich repräsentative Aussagen aufgrund praktischer Messungen bei Einzelproben in aller Regel nicht mit ausreichender Sicherheit ableiten, so daß etwa die laufende Regelung eines Mahlprozesses in Abhängigkeit von den Bestandteilen des Mahlgutes bei laufender Produktion noch nicht als ausreichend gelöst angesehen werden konnte.

Aus der DE-Z. "Die Mühle und Mischfuttertechnik", Heft 40, 119. Jg. vom 7. Oktober 1982, S.550-554 ist es bekannt, die Infrarot spektroskopie zur Bestimmung von Inhaltsstoffen, welche die Qualität von mehlförmigen oder anderen Nahrungsmitteln-Mahlgütern beschreiben, insbesondere zur Protein- und/oder Waserbestimmung einzusetzen. Neben relativ allgemeinen Ausführungen finden sich in dieser Zeitschrift keine näheren Angaben, die etwa speziellen Aufschluß über die Wirkungsweise des beschriebenen Meßverfahrens hinsichtlich des Einflusses bestimmter Faktoren geben könnten.

Aus der DE-Z. "Reglungstechnik", 1975, Heft 3, Band 23, S. 78-83 ist es bekannt, die Mischung der Rohmaterialien zur Herstellung eines Zement-Rohmehles dadurch zu regeln, daß die Werte der Rohmehlbestandteile einem Rechner zugeführt und in Abhängigkeit vom Rechnerausgangssignal Steuerungsparameter für den Regel vorgang ermittelt werden.

In der DE-OS 14 98 985 ist eine Einrichtung zur selbsttätigen kontinuier lichen Überwachung der Qualität von trockenem Mahlgut beschrieben, wobei das Mahlgut aus einer Hauptleitung laufend in einen rohrförmigen Bypass abgeleitet und mittels eines laufend angetriebenen Fördergliedes in Form einer Förderschnecke gegen die Sperrwirkung einer am Ende einer Meßstrecke vorgesehenen, in Schließrichtung durch ein Gegengewicht vorgespannten Sperrklappe angefördert wird. Durch die Sperrwirkung der Klappe und die Antriebswirkung der Förderschnecke wird dabei das in den Bypass eingeleitete Meßgut zunächst in einem gewissen Maße verdichtet und dies so lange, bis der Druck des verdichteten Materiales den Schließdruck der Sperrklappe überwindet und diese dadurch öffnet. Im Bereich des Bypasses ist dabei eine Infrarot-Meß strecke vorgesehen, an der laufend das in den Bypass eingeführte Mahlgut durch Zwangsförderung vorbeigeführt und dabei noch zusätzlich zur Zwangsförderung verdichtet wird, wobei dann während dieses Transportes die entsprechenden Infrarot-Messungen vorgenommen werden. Hierbei tritt während der Dauer der Messung eine kontinuierliche Bewegung in dem zu vermessenden Mahlgut auf, wodurch sich laufend Veränderungen in der Oberflächenstruktur, die dem Meßlicht ausgesetzt ist, ergeben. Die Genauigkeit der mit einem Infrarot-Reflexionsmeßgerät gewonnenen Meßergebnisse wird aber wesentlich von der Oberflächenstruktur bestimmt, auf die das Infrarot-Licht aufgeworfen und von der es in den Meßaufnehmer wieder reflektiert wird. Bei dem bekannten Verfahren verändert sich nicht nur die örtliche Lage der einzelnen Gutkörper innerhalb des Bereiches des auftretenden Meßlichts, sondern durch die Bewegung selbst bilden sich auch noch im leicht verdichteten Gut bestimmte Strömungsstrukturierungen aus, die sich aus einer komplizier ten Wechselwirkung zwischen Wandreibung an den Rohrwänden einerseits und Druckverteilung sowie Strömungsbild innerhalb des komprimierten Meßgut-Stranges in der rohrförmigen Meßstrecke andererseits ergeben. Die dabei auftretenden laufenden zeitabhängigen Veränderungen in der zu vermessenden Meßgut-Oberfläche während der Dauer der Meßphase führen zu Ungenauigkeiten bei den abgeleiteten Meßwerten, die auch noch dadurch begünstigt werden, daß die am Einlaß der Meßstrecke angeordnete, in Längsrichtung der Meßstrecke wirkende Förderschnecke zwar insgesamt zu einem Verdichtungseffekt bei innerhalb der Meß strecke vorliegenden Meßgut führt, nichtsdestoweniger aber gerade wegen der fließenden Bewegungsabläufe und der dadurch bedingten instationären Zustände innerhalb des Meßgutes ausgeprägte Druck unterschiede nicht nur über den Querschnitt des Meßrohres hinweg, sondern auch noch über dessen Längsrichtung auftreten. Hierdurch ergeben sich stark schwankende Einflüsse auf die Ergebnisse der vorzunehmenden Lichtreflexions-Messungen an solchen fließenden Schütt gütern, was dieses bekannte Verfahren zum praktischen Einsatz von Über wachung und Einregelung bestimmter Vorgaben für die Bestandteile des Mahlgutes ungeeignet machte, weshalb es in die industrielle Praxis ersichtlich auch keinen Eingang gefunden hat.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses eingangs genannte Verfahren so weiterzuentwickeln, daß es infolge deutlich genauerer Bestimmung der Einzelbestandteile des zu vermessen den Mahlgutes zur selbsttätigen kontinuierlichen Überwachung und Einre gelung der Bestandteile des Mahlgutes auch zum Einsatz in der industriellen Praxis geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß während jeder Meßphase die Zwangsförderung des Mahlgutes innerhalb der Infrarot-Meßstrecke ausgesetzt, sodann das Mahlgut für die Messungen auf seiner Bestrahlungsoberfläche durch Druck geglättet und bei der anschließenden Messung das vom verdichteten Mahl gut reflektierte Licht über einen Rechner hinsichtlich der Reflektions intensität der erfaßten Spektralbereiche ausgewertet wird, daß weiterhin die so ermittelten Werte für die einzelnen Bestandteile jeweils mit einem von einem weiteren Rechner vorgegebenen Sollwert verglichen und in Abhängigkeit von den festgestellten Abweichungen Meßsignale für die Steuerung von Verfahrensparametern abgeleitet werden.

Bei der beanspruchten Erfindung wird das Produkt in der Meßstrecke in leicht vor gepreßten Zustand gebracht und dann im Bereich des Meßaufnehmers für die Infrarot-Messung verdichtet. Dabei wird das Produkt unter leichten Druck gesetzt, so daß mit Sicherheit keine Produkthohlräume mehr vorhanden sind und das Mehl ständig glatt an dem Meßaufnehmer anliegt, sogar leicht gegen diesen gepreßt wird. Damit aber sind konstante Arbeitsbedingungen geschaffen, störende "Randbedingungen" fallen weg, da die Verdichtung innerhalb desselben leicht gepreßten Mehles erzeugt wird und die Luft entweichen kann. Die Meßprobe und die Meßbedingungen sind in jeder Hinsicht optimal und reproduzierbar, so daß die gewonnenen Meßwerte als geeigneter Ausgangspunkt für eine Regel strecke dienen können. Mit der Unterbrechung der Zwangsförderung während der Meßphase kann ein stetiger Meßgutdurchfluß sichergestellt werden. Die ganze Meßgutsäule ruht während dieser Zeit beispielsweise 3 bis 30 Sekunden. Nach Beendigung der Messung wird die ganze Produktmenge weggefördert und neues Produkt fließt nach, so daß die Gefahr einer wiederholten Messung derselben Probe, die im Bereich des Meßaufnehmers etwa haften geblieben ist, völlig ausgeschaltet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt einen entscheidenden Schritt für die Regelung in der Mühle durch den Einsatz nicht nur von hohlraum freiem und bewußt zusätzlich verdichtetem, sondern auch von auf seiner Bestrahlungsoberfläche durch Druck geglättetem Mahlgut.

Die Messungen können je nach Anwendungsfall beliebig oft wiederholt, vorzugsweise in einem vorgegebenen Zyklus durchgeführt werden. Es bietet sich nun erstmalig eine gute Möglichkeit zur Steuerung und Regelung der Mühle im Hinblick auf Protein und/oder Wasser an.

Dabei kann es je einen oder mehrere echte Regelkreise geben, etwa:

Protein - Rohmaterialmischung
Wassergehalt - Wasserzugabe
Protein - Mehlmischung.

Die Mühle kann nun mittels eines übergeordneten Rechners für die Vorgabe aller Werte, wie Rohmaterialmischung, Wasserzugabe, Proteingehalt und Mehlgehalt usw. gefahren werden. Gleichzeitig kann der übergeordnete Rechner Grenzwerte vorschreiben, innerhalb derer die erwähnten Regelkreise selbständig die Einstellung der betreffenden Betriebseinrichtungen kontrollieren und nachführen.

Wird ein Regelkreis Protein-Rohmaterialmischung gebildet, werden zu mindest teilweise die einzelnen Rohmaterialqualitäten gesondert bis zu der ersten Vermahlung behandelt, damit eine Korrektur direkt vor der Vermahlung und so mit dem geringstmöglichen Zeitverzug durchgeführt werden kann.

Sinngemäß soll bei der Wasserzugabe die Möglichkeit des Wasserein speisens unmittelbar vor der Vermahlung gegeben sein, damit zumindest kleinere Korrekturen sofort möglich sind. Größere Änderungen der Wasserzugabe müssen in der Hauptvorbereitung vor der Abstehzelle vorgenommen werden. Selbstverständlich müssen bei der Regelung der Proteinwerte wie der Wasserwerte die Verzögerungen aus dem Mahlablauf berücksichtigt werden.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Mehlzusammensetzung sind die notwendigen Steuerungs- und Umlenkbefehle im Hinblick auf den zu erreichenden Sollwert zu erteilen, das gleiche gilt für die Glutenbeigabe zu Mehl.

Bis anhin wurde wenig auf andere, durch das gleiche Prinzip gewonnene Werte wie Mehlasche und Mehlfarbe eingegangen. Auch für diese Parameter kann das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden, wenn man derzeit auch dem Ziel einer Regelung der Mühler hinsichtlich Asche- und Farbwerten nicht die gleich große Bedeutung beimißt wie z. B. der Einregelung des Protein- und des Wassergehaltes.

Die gewonnenen Versuchsresultate deuten darauf hin, daß tatsächlich mit der Erfindung ein weiterer entscheidender Fortschritt für eine noch bessere Kontrolle und Steuerung der Mühle als ganzes möglich wird, insbesondere durch die Möglichkeit einer Realisierung der direkten Regelung der Proteinwerte und der direkten Regelung von Wasserwerten.

Aus Gründen der Betriebssicherheit drängt es sich in fast allen Fällen auf, die Meßphase in wählbaren Zeitabständen zyklisch zu wiederholen. Die Häufigkeit der Wiederholung richtet sich nach den besonderen Umständen des jeweiligen Verarbeitungsprozesses.

Ferner ist es auch zweckmäßig, gegebenenfalls jede Einzelmessung während einer Meßphase zu wiederholen und vor allem die Meßergebnisse einer Gruppe von Meßphasen gemittelt und als Ist-Werte dem zweiten Rechner zur Steuerung bzw. Regelung der Mischung und/oder des Wassergehaltes und/oder der Mehlmischung zur Verfügung zu stellen, und die Produktparameter auf bestimmte vorgegebene Werte einzuregeln.

Das erfindungsgemäße Verfahren gibt als eine weitere Information auch ein Maß ab für die Gleichmäßigkeit des Mühlenlaufes, wobei aus dem Vergleich von mehreren Werten auf mögliche Störquellen geschlossen werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Prinzip bei spielshalber noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Prüfmuster entsprechend dem Stand der Technik;

Fig. 2 dasselbe Prüfmuster aus Fig. 1 nach leichter Pressung z. B. in einer Förderschnecke;

Fig. 3 schematisch ein Prüfmuster in verdichtetem Zustand mit ge glätteter Oberfläche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 4 das Verhältnis von Dichte ρ (kg/cm³) unter variierendem Druck p (kg/cm³) bei einem Mehlmuster;

Fig. 5 die Prinzipansicht einer Meßvorrichtung zum Einsatz bei dem er findungsgemäßen Verfahren;

Fig. 5a einen Schnitt längs V-V in Fig. 5;

Fig. 6 eine zu Fig. 5 andere Ausführungsform der Meßvorrichtung mit einem Luftkissen als Einrichtung zur Verdichtung des Meßgutes;

Fig. 6a den Schnitt VI-VI aus Fig. 6;

Fig. 7 die Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform einer Meß vorrichtung zum Einsatz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Löffel als Druckkörper;

Fig. 8 eine Fig. 5 ähnliche Ausführungsform mit einem Pneumatikkolben, wobei die Einheit über einen Schneckenförderer angeordnet ist;

Fig. 9 eine Prinzipansicht einer weiteren Ausführungsform einer Meßvorrichtung zum Einsatz bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, bei der die ganze Meßeinrichtung zwischen einer Förderschnecke und Rück stauelementen angeordnet ist;

Fig. 10 einen schematischen Grundriß der Vorrichtung aus Fig. 9;

Fig. 11A die Schemadarstellung einer Steuerung der Rohmaterialmischung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 11B die Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens für die Regelung der Wasserzugabe im Vermahlprozeß, und

Fig. 12 die Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens für die automatische Steuerung der Erzeugung einer Mischung aus verschiedenen Mehlqualitäten.

Die Fig. 1 zeigt ein Häufchen 1 loses Mehl mit einer darauf gerichteten Infrarot-Meßoptik 2. Wie ersichtlich, weist das Gut eine größere Anzahl Gashohlräume 3 auf, so daß eine Messung mittels Infrarot-Strahlen erfahrensgemäß sehr ungenaue Resultate bringt. Sowohl die unregel mäßige Oberfläche wie die unkontrollierbaren Lufthohlräume verfälschen das Resultat, da die Reflexion durch willkürliche Lage der Gutpartikel an der Oberfläche sowie der andersreagierenden Einflußfaktoren Gas bzw. Luft beeinflußt wird.

Die ganz neuen Erkenntnisse mit der Erfindung sind nun in der Fig. 2 und 3 bildlich festgehalten worden, wobei in beiden Lösungen im Hinblick auf eine kontinuierliche Messung die Produktbewegung mit Pfeil 4 bzw. 5 angegeben ist. Wird die Produktbewegung durch eine Zwangsförderung sichergestellt, dann führt dies zu einer leichten Pressung soweit es z. B. die Schneckenförderung mit sich bringt. Es wurde zuerst vergeblich in langen Versuchsreichen nach allen möglichen Fehlerquellen gesucht, die für nicht wegbringbare Streuungen der Meßresultate verantwortlich sein müßten. Die Förderung insbesondere im Falle eines Schneckenförderers kann leicht so eingestellt werden, daß die Meßstrecke immer gefüllt ist mit Produkt. Es wurde auch bewußt das Gehäuse des Schneckenförderers so lange gewählt, daß das schneckenfreie Ende ebensolang war wie die Länge der Schnecke, so daß ein Pfropfen von Produkt mit der Schnecke gestoßen werden mußte. Damit wurde angestrebt, daß das Produkt aus dem Meßbereich nicht entweichen und die Packungsdichte sich während der Messung nicht ändern konnte. Durch Stoppen der Förderung wurde sichergestellt, daß die Meßprobe unverändert blieb. Große Streuungen waren nicht wegzubringen.

Die neue Erfindung erlaubt dann, die Hauptstörquellen, wie sie aus der Fig. 2 entnehmbar sind, zu ermitteln. Mehlige Güter haben ein gutes Lufthaltevermögen. Beim Pressen von Mehl wird gleichzeitig auch die darin enthaltene Luft mitgepreßt. Durch Abstellen der Schneckenförderung wurde nun nicht nur der Druck auf das Mehl wegge nommen, sondern auch der Luft freie Expansion gelassen. Die Luft war eine der Ursachen, weshalb sich an der Oberfläche feine Risse 6 bildeten und wieder Höhlungen in der der Infrarot-Meßoptik 2 zugekehrten Mehloberfläche auftraten. Die Dichte des Produktes blieb nur scheinbar die gleiche. Weitere Untersuchungen führten dann aber auch zu der Erkenntnis, daß die Mehloberfläche, wie sie durch eine mechanische Zwangsförderung und eine doch mehr oder weniger rauhe Gehäuseinnen seite sich einstellt, je nach zufälliger Partikelzusammensetzung in Förderrichtung Riefen 7 aufwies, die sich ebenfalls störend auf das Meß ergebnis auswirkten. Ohne zusätzliches mechanisches Eingreifen und eventuelles Entlüften vor der Messung konnte diesem Problem nicht beigekommen werden. Die Meßprobe 8 ist aufgrund der doch beachtlichen Kompressibilität von Mehl ohne zusätzlichen Eingriff nicht konstant in der Beschaffenheit. Da sich die Ausdehnung im Mittenbereich des Pfropfens nicht auf beide Seiten erstreckte, das Produkt im Bereich der Infrarot-Meßoptik 2 also nahezu unbewegt war, wurde dieser Sachverhalt lange nicht erkannt. Das Produktmuster dehnte sich nach allen Seiten aus, wie mit Pfeilen 9 angedeutet ist. Die Pressung, Pfeilrichtung 10, wurde damit weitgehend aufgehoben.

Mit dem neuen Lösungsgedanken wurden nun aber nicht nur diese Stör quellen behoben. Der neue Lösungsweg sieht vor, daß steuerbare Druckmittel vorgesehen werden, für die Messung der Probe in verdichtetem Zustand. Die Zwangsförderung ergibt zwangsnotwendig eine gewisse Packungsdichte. Hier nun setzt die Erfindung ein, bei der in der Meßstrecke 24 (Fig. 5) also in dem vorgepreßten Gut, eine tatsächliche Verdichtung erzeugt wird, wie dies in Fig. 3 zum Ausdruck kommt. Das Meßgut 11 wird durch einen Kolben 12′ gegen die Meßoptik 2 gedrückt. Dabei wird nicht nur das Mehl verdichtet, sondern gleichzeitig werden auch allenfalls vorhandene Lufteinschlüsse beseitigt, da die Luft aus dem hohen Druckbereich 13 austritt. Der Druckbereich 13 ist schraffiert einge tragen, damit wird angedeutet, daß nun eine für den Zweck der Messung absolut gleichmäßige Oberfläche gebildet und so lange gehalten werden kann, bis der Meßvorgang abgeschlossen ist. Mit den Pfeilen 14 ist angedeutet, daß das Mehl von dem Druckbereich 13 auf keine Seite entweichen kann, es ist räumlich unter Druck gehalten. Der höhere Druckbereich hat effektiv eine Kegelform und wird aufgrund der Schütt gutmechanik gebildet. Ist die Messung zu Ende, wird das ganze Meßgut 11 weggeschoben. Die neue Messung kann zu einem beliebigen Zeitpunkt bzw. zyklisch wiederholt werden.

Die Fig. 4 zeigt nun das Druck- und Kompressionsverhalten von Mehl. Gemäß einem besonders vorteilhaften Ausführungsgedanken wird vorge schlagen, in einem Bereich von über 0,1 kg/cm², vorzugsweise über 0,4 kg/dm² als Verdichtungsdruck zu arbeiten. Beste Resultate wurden in dem Bereich von 0,4 kg/cm²-1 kg/cm² ermittelt. Höhere Drücke können gewählt werden, haben aber den Nachteil, daß das Produkt teilweise verklumpt, und bei ganz hohen Drücken besteht die Gefahr, daß das Mehl beschädigt wird. Für Versuche wurde auch mit 6 kg/cm² gearbeitet, der Kolben jedoch auf Anschlag laufen gelassen.

Aus dem Gesagten geht hervor, daß die Messung an dem verdichteten Produkt gemacht werden muß, da bis heute nur so innerhalb eines Produktstromes reproduzierbare Bedingungen hergestellt werden können, ohne das Produkt aus dem Produktstrom entnehmen zu müssen.

Die Fig. 5 und 5a zeigt eine ganze Meßstrecke 24 für die neue Erfindung. Von einer Hauptleitung 20, in welcher der Hauptproduktstrom fließt, wird eine Abzweigleitung bzw. ein Bypass 21 angeschlossen, der über ein Rohrstück 22 wieder mit der Hauptleitung 20 verbunden ist. Ein Überleitungsstück 23 stellt die Verbindung zwischen der Hauptleitung 20 und dem Bypass 21 dar. Die Meßstrecke 24 weist einen oberen Preßraum 25 sowie einen Vibroauslauf 26 auf, in dem sich ein Vibrator 27 befindet, der zusammen mit einem Gehäuse 28 des Vibroauslaufes 26 einen einstellbaren Dosierspalt "X" bildet. Im Preßraum 25 sind im unteren Drittel Druckmittel 29 sowie ein Meßaufnehmer 30 angeordnet. Die Druckmittel 29 bestehen aus einem Pneumatikzylinder 31, einem pneumatischen Kolben 32 sowie einem Preßkolben 33, der bezüglich des Preßraumes 25 längs der Achse des Pneumatikzylinders 31 verschiebbar ist. Der Preßkolben 33 weist eine gewölbte Druckfläche 34 auf, die schaufelartig gegen den Meßaufnehmer 30 gerichtet ist. Im Meßaufnehmer 30 befindet sich eine Optik 37 sowie eine Auswert elektronik 38, von welcher die digitalen Signale über eine genormte Schnittstelle 39 einem Mikrocomputer 40 bzw. einem Minicomputer 35 übergeben werden. Der Mikrocomputer 40 kann direkt an einen Drucker 36 angeschlossen werden. Die Befehlseinheit für die ganze Meßstrecke 24 ist durch den Mikrocomputer 40 gebildet, welche über die Auswert elektronik 38 den Vibrator 27 und den Pneumatikzylinder 31 steuert und gleichzeitig die Meßphase über den Meßaufnehmer 30 vorbereitet und einleitet.

Die Fig. 6 und 6a zeigen eine andere Ausführungsform einer Meßstrecke. Die Einrichtung zum Verdichten des Meßgutes besteht hier aus zwei längs der Meßstrecke angeordneten, aufblasbaren Luftkissen 45, welche innerhalb der Meßstrecke 25 angeordnet sind. Die beiden Luftkissen 45 werden über Pneumatikleitungen 46 sowie einen pneumatischen Druckgeber 47 gespeist und über einen Steuerkopf 48 gesteuert. Der Steuerkopf 48 wird über ein elektrisches Steuerkabel 49 von dem Mikro computer 40 gesteuert, ebenso der Vibrator 27. Der Mikrocomputer 40 steuert auch hier das ganze Meßspiel, sinngemäß zu der Lösung gemäß Fig. 5.

Die Fig. 7 zeigt eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform einer Meßstrecke. Der Grundaufbau ist aber auch hier gleich wie bei der Ausführung gemäß der Fig. 5 und 6, außer der Art der mechanischen Einrichtung zum Verdichten des Meßgutes im Bereich des Meßaufnehmers 30. Eine Meßstrecke 50 ist deshalb leicht abgewandelt. In allen drei Aus führungsbeispielen der Fig. 5, 6 und 7 ist die Meßstrecke (Preßraum) 25 durch ein rohrähnliches Gehäuse gegeben. Ganz besonders wichtig ist es nun in der Lösung gemäß Fig. 5 und 7, daß der Preßraum nach unten leicht erweitert ist. Die Querschnittsfläche der Meßstrecke (Preßraum) 25 nimmt nach unten zu. Damit kann nicht nur der Einfluß der Wandreibung auf das Produkt vermindert, sondern auch eine allfällige Störeinwirkung der mechanischen Einbauten in der Meßstrecke (Preßraum) 25 ausgeschaltet werden. In Fig. 7 besteht die Einrichtung zum Ver dichten des Meßgutes aus einem Löffel 52, der über einen Löffelhalter 53 innerhalb der Meßstrecke (Preßraum) 25 um eine horizontale Achse 55 verschwenkbar ausgebildet ist. Der Löffelhalter 53 ist über die Achse 55 fest mit einem Hebel 54 verbunden und von einem Pneumatikzylinder 56 antreibbar. Der Pneumatikzylinder 56 ist für die erforderliche Verschwenkbewegung über einen Bolzen 57 gelenkig über eine Lagerstelle 58 an der Meßstrecke (Preßraum) 25 befestigt. Der Löffel 52 kann damit eine Bewegung (Pfeil 59) ausführen, die sinngemäß ist zu der Bewegung der gewölbten Druckfläche 34 in Fig. 5. Für die Messung wird der Löffel 52 mit dem beschriebenen Mechanismus gegen den Meßaufnehmer 30 bewegt und verdichtet so das Meßgut vor dem Meßaufnehmer 30. Nach Beendigung einer Messung wird über die Steuerung der Löffel 52 von dem Meßaufnehmer 30 weg bewegt, der Vibrator 27 wird eingeschaltet und somit das verdichtete Gut wieder gelockert und nach unten ausgetragen.

Die Fig. 8 zeigt den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zusammenhang mit einer Dosierschnecke bzw. Förderschnecke 60, wie dies in der Fig. 8 schematisch zum Ausdruck kommt. Der Meßaufnehmer 30 sowie die Einrichtung zum Verdichten des Meßgutes 29, 31, 32, 33 und 34 werden sinngemäß zu Fig. 5 dargestellt. Anwendbar wäre hier auch die Lösung mit dem Löffel 52 gemäß Fig. 7. Die Förderschnecke 60 wird über (nicht dargestellte) Mittel derart gesteuert, daß ein Meßraum 61 während des Normalbetriebs immer gefüllt ist mit entlüftetem Produkt. Der Meßaufnehmer 30, die Einrichtung zum Verdichten des Produktes sowie ein Antriebsmotor 62 für die Förder schnecke 60 werden über den Mikrocomputer 40 gesteuert.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Variante zu Fig. 8. Eine Förder schnecke 70 weist im Bereich des Auslaufes ein Rückstauelement 71 auf, das über Antriebsmittel 74 im gewünschten Takt und mit gewünschter Kraft gegen die Öffnung 75 hin- bzw. von der Öffnung 75 wegbewegbar ist. Ein Antriebsmotor 76 und die Antriebsmittel 74 bzw. das Rückstauelement 71 werden so aufeinander abgestimmt, daß für die Messung ein bestimmter Druck in dem Meßgut aufrechterhalten wird. Die Förderschnecke 70 arbeitet gegen Druck. Für die Vorbereitung der Meß phase werden dieser Druck aufgebaut, eine Einrichtung 71 zum weiteren Verdichten des Meßgutes betätigt und von einem Meßaufnehmer 73 die notwendigen Meßwerte aufgenommen. Nach Beendigung der Messung wird die Öffnung 75 wieder freigegeben und durch Einschalten des Antriebs motors 75 der kontinuierliche Produktdurchsatz wieder in Gang gebracht.

Die Fig. 11A zeigt eine besonders vorteilhafte Anwendung des neuen Meß verfahrens zur Steuerung und Regelung der Produktmischung in einer Mühle für die Herstellung von Mehl, Gries oder Dunst.

Für die jeweils eingelagerten Produktsorten werden über je ein kontinuier liches Durchflußmeßgerät 100 mit angebauter elektronischer Steuerung 101 durch einen weiteren Rechner 102 die benötigten Mengenverhältnisse eingestellt. Die Produktmischung wird über eine gemeinsame Förder schnecke 103 in die Mühle bzw. Walzenstühle 107 und Siebeinheiten 104 gegeben. Das produzierte Mehl wird in einer Meßstrecke 105 bezüglich seiner Inhaltsstoffe, hier zum Beispiel des Proteingehalts, gemessen und die Werte über Steuerleitungen 106 dem Rechner 102 übergeben. Stellt nun der Rechner 102 Abweichungen von einem gewünschten Protein-Soll wert fest, korrigiert er automatisch die Mischung, so lange, mit Berücksichtigung der Zeitverzögerung, bis der gewünschte Protein- Istwert mit dem Sollwert übereinstimmt.

Die Fig. 11B zeigt sinngemäß zu der Fig. 11A die Regelung der Wasserzugabe. Die Rohmaterialmenge wird über einen automatischen Mengenregler 110 kontinulierich gemessen und entsprechend einem gewünschten Sollwert die dazu erforderliche Wassermenge automatisch über einen Wasserdosierer 111 zudosiert. Rohmaterial und Wasser werden in einem Intensivnetzer 112 vermischt, in Walzenstühlen 113 vermahlen, in Plansichtern 114 das Mehl ausgesiebt und die Inhaltsstoffe, hier der Wassergehalt des Mehles längs einer Meßstrecke 115 gemessen. Der vom Infrarotmeßgerät 116 gemessene Wert wird über eine Steuerleitung an einen Rechner 117 gegeben, welcher seinerseits den Istwert/Sollwert-Ver gleich ausführt und Abweichungen gemäß einem eingespeicherten Programm durch Änderung der Wasserzugabe über den Wasserdosierer 111 korrigiert.

Die Fig. 12 zeigt eine weitere interessante Anwendung des neuen Ver fahrens, nämlich eine Mehlmischung auf vorgegebene Werte für die Inhaltsstoffe, zum Beispiel Protein, Asche oder Farbe, einzuregeln. Die Stutzen 90 und die Ausläufe der Sichterabteile sind auf eine der drei Mischschnecken 91, 92, 93 führbar.

An den Stutzen 90 ist jeweils eine Rohrweiche 90′ angebracht, welche auf Grund der Abweichung zwischen gewünschtem Sollwert für die Inhaltsstoffe und tatsächlich gemessenem Wert vom Rechner 97 angesteuert wird. Bei jedem Ausgang der Mischschnecken 91, 92 und 93 ist je eine Meßstrecke 94, 95 bzw. 96 angeordnet.

Ein weiterer interessanter Aspekt des neuen Verfahrens besteht in der nun erstmaligen Regelung auch einzelner Parameter bei der Walzenver mahlung, z. B. des Walzendruckes, indem z. B. eine anfällige Proteinver änderung durch Verminderung des Mahldruckes automatisch überwacht - und entsprechende Steuerbefehle erteilt werden.

Ein weiterer interessanter Gedanke für die Vorrichtung wird darin gesehen, daß die Einrichtung zur Verdichtung des Meßgutes z. B. im Bereich der Druckfläche 34 (Fig. 5) ein federndes oder elastisches Element zur Konstanthaltung des Verdichtungsdruckes aufweist. Sinngemäß dazu könnte der Löffelhalter 53 als federndes Element ausgebildet werden. So läßt sich der pneumatische Kolben auf Anschlag fahren und ein Restdruck durch die verbleibende Federspannkraft aufrechterhalten. Damit kann ein geringes Nachgeben des verdichteten Produktes durch ein geringes Nachlaufen der Einrichtung zum Verdichten des Meßgutes kompensiert werden.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung der Bestandteile von mehlartigen Nahrungsmitteln oder von Nahrungsmittel-Mahlgütern, bei dem das Meßgut während aufeinanderfolgender Meßphasen mit Infrarotlicht bestrahlt und der Anteil der einzelnen Bestandteile aus der Messung der Reflexionsintensi tät der den einzelnen Bestandteilen zugeordneten Spektralbereiche bestimmt wird, wobei das Mahlgut laufend über eine Infrarot-Meßstrecke geführt sowie zusätzlich zu der Zwangsförderung im Bereich eines Meßaufnehmers für die aufeinanderfolgenden Messungen verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Meßphase die Zwangsförde rung des Mahlgutes innerhalb der Infrarot-Meßstrecke ausgesetzt, sodann das Mahlgut für die Messungen auf seiner Bestrahlungsoberfläche durch Druck geglättet und bei der anschließenden Messung das vom ver dichteten Mahlgut reflektierte Licht über einen Rechner hinsichtlich der Reflexionsintensität der erfaßten Spektralbereiche ausgewertet wird, daß weiterhin die so ermittelten Werte für die einzelnen Bestandteile jeweils mit einem von einem weiteren Rechner vorgegebenen Sollwert verglichen und in Abhängigkeit von den festgestellten Abweichungen Meßsignale für die Steuerung von Verfahrensparametern abgeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abge leiteten Meßsignale für die Steuerung der Verfahrensparameter Rohmaterialmischung und/oder Mehlzusammenstellung und/oder Wasser zugabe und/oder Glutenbeigabe eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abge leiteten Meßsignale als Vorgabewerte für Mahlwalzeneinstellungen eingesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßphasen in wählbaren Zeitabständen zyklisch wiederholt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß mehrere Einzelmessungen während einer Meßphase ausgeführt, die Meßergebnisse einer Gruppe von Meßphasen gemittelt und als Ist-Werte dem zweiten Rechner zur Regelung entsprechender Werte für die Produktparameter vorgegeben werden.