Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Messproben aus einem Schüttgutstrom Method and device for forming measurement samples from a bulk material flow
Die Erfindung betrifft ein Verfahren ynd eine Vorrichtung zur Bildung von Messproben aus einem Schüttgutstrom, insbesondere von Nahrungs- und Futtermitteln, zwecks Bestimmung eines/oder mehrerer Materialkenngrößen, wie Proteingehalt, Feuchtigkeit, Farbe, Asche, Granulation etc., wobei aus dem Schüttgutstrom ein erster Teilstrom abgeleitet und dieser wieder mit dem Schüttgutstrom vereinigt wird.The invention relates to a method and a device for forming measurement samples from a bulk material flow, in particular food and feed, for the purpose of determining one or more material parameters, such as protein content, moisture, color, ash, granulation etc., a first of the bulk material flow Partial flow derived and this is combined again with the bulk material flow.
Gegenwärtig sind starke Tendenzen feststellbar, die industrielle Verarbeitung organischer Materialien, z. B. die Vermahlung, Siebung, Aussortierung verschiedener Fraktionen usw. in einen noch höheren Automatisierungsgrad zu bringen. Sowohl die notwendigen
Verarbeitungsmaschinen wie auch die elektronischen Rechnermittel sind dazu vorhanden. Als zentrales Problem verbleibt lediglich die Feststellung der verschiedenen Materialkenngrößen oder Produktparameter am laufenden Produktstrom.At present, strong trends can be observed, the industrial processing of organic materials, e.g. B. to bring the grinding, screening, sorting out of different fractions etc. into an even higher degree of automation. Both the necessary Processing machines as well as the electronic computer means are available for this. The only problem remaining is the determination of the various material parameters or product parameters in the current product flow.
In der Praxis ist es selten möglich, daß diesselbe Messmethode sowohl direkt im Produktionsfluss als auch im Labor als Einzelmessung anwendbar ist. Die bekannteste, auch amtlich zugelassene Labormethode z. B. für die Bestimmung des Wassergehaltes verwendet einen Laborschrank. Es wird dabei der Gewichtsverlust zwischen der frischen und der getrockneten Messprobe ermittelt und daraus die Feuchtigkeit der frischen Messprobe errechnet. Für den ganzen Vorgang ist eine Zeitspanne von beispielsweise fünf Minuten bis einer Stunde erforderlich. Damit fällt aber das Trockenschrankverfahren für die Messung im Produktstrom, ganz besonders für schnell wirksame Regelungen an Verarbeitungsmaschinen außer betracht.In practice it is seldom possible that the same measurement method can be used as a single measurement both directly in the production flow and in the laboratory. The best known, also officially approved laboratory method z. B. used for the determination of the water content a laboratory cabinet. The weight loss between the fresh and the dried measurement sample is determined and the moisture of the fresh measurement sample is calculated from this. The entire process takes a period of five minutes to an hour, for example. However, this means that the drying oven method for measurement in the product stream is especially disregarded for quickly effective controls on processing machines.
Die Messung der Produktfeuchtigkeit am Produktstrom muß somit aufgrund anderer physikalischer Gesetzmässigkeiten durchgeführt werden. Hier aber entsteht bereits die erste Schwierigkeit, nämlich wie aufgrund unterschiedlicher physikalischer Messmethoden sehr genau übereinstimmende Messwerte von derselben Messprobe erzielt werden können.The measurement of the product moisture on the product stream must therefore be carried out on the basis of other physical laws. However, this is where the first difficulty arises, namely how, based on different physical measurement methods, exactly the same measured values can be obtained from the same sample.
Ein zweites Kernproblem liegt darin, daß zwar im Labor anerkannterweise sehr genaue Messresultate gewonnen werden können, das Labor selbst aber nahezu keinen Einfluß darauf hat, ob die Messprobe repräsentativ für den Produktstrom, ggf. für eine ganze Produktcharge ist.A second key problem lies in the fact that, although it is recognized that very precise measurement results can be obtained in the laboratory, the laboratory itself has almost no influence on whether the measurement sample is representative of the product stream, possibly for an entire product batch.
Eine oft entscheidende Fehlerquelle liegt in der Gewinnung einer repräsentativen Messprobe sowohl für die Laborprobe wie für die Messung am Produktstrom.
Zur Fülle der Einflußparameter, beispielsweise Temperatur, Entmischung, Probengröße, Anzahl der Messproben, etc., kommt erschwerend hinzu, daß es sich bei Nahrungs- und Futtermitteln fast ausschließlich um organische Stoffe handelt. In diesen laufen biologische Prozesse ab, die Einfluß auf die zu messenden Parameter nehmen können, so daß ein systematisches bzw. wissenschaftliches Messen seltener zum Ziel führt als ein nach wie vo häufig angewandter empirischer Ansatz.An often decisive source of error lies in obtaining a representative measurement sample for both the laboratory sample and for measurement on the product stream. The abundance of influencing parameters, for example temperature, segregation, sample size, number of measurement samples, etc., complicates the fact that food and feed are almost exclusively organic. Biological processes take place in these, which can influence the parameters to be measured, so that a systematic or scientific measurement less often leads to the goal than a still frequently used empirical approach.
Aus der GB-PS 597 800 ist eine Vorrichtung bekannt, bei de man zur Bildung des Messprobe den Prokuktstrom über ein Wäge- system laufen lässt, um so die Größe des Musters aus dem laufenden Produktstrom zu bilden. Wird mit einem solchen System einer Stromteilung eine Messprobe von wenigen Prozenten entnommen, z. B. aus weniger als 10 bzw. weniger als 2 % des Produktstromes, so muß mit einer starken Entmischung gerechnet werden, da dann vorzugsweise eine Randschicht des freifallenden Produktstromes erfaßt wird. Diese ist erfahrungsgemäß stark unterschiedlich zu dem Durchschnitt des Schüttgutes.From GB-PS 597 800 a device is known in which the product stream is run over a weighing system to form the measurement sample, so as to form the size of the sample from the current product stream. If a measurement sample of a few percent is taken from a current division using such a system, e.g. B. from less than 10 or less than 2% of the product stream, strong segregation must be expected, since an edge layer of the free-falling product stream is then preferably detected. Experience has shown that this differs greatly from the average of the bulk material.
Die FR-PS 2 345 720 schlägt vor, die Messprobe durch nur kurzzeitges Freigeben eines By-Pass Kanales zu bilden. Der dazu erforderliche Klappenmechanismus ergibt eine Störung auch auf den Produktfluß, so daß Entmischung und schwankende Produktentnahmezeit je nach der Größe des momentanen Durchsatzes in der Hauptleitung auch hier zu verfälschten Messproben und entsprechend verfälschten Messwerten führen.The FR-PS 2 345 720 proposes to form the measurement sample by only briefly releasing a by-pass channel. The flap mechanism required for this also results in a disturbance to the product flow, so that segregation and fluctuating product removal time, depending on the size of the current throughput in the main line, also lead to falsified measurement samples and correspondingly falsified measurement values.
Der einzige bisher in der Praxis erfolgreich verwendbare und für den ganz besonderen Zweck der kontinuierlichen Feuchtigkeits- messung zitierte Vorschlag eine On-Line-Messung mit verhältnismäßig großen Messproben ist im europäischen Patent 43 137 der Anmelderin beschrieben.
Die in der Praxis immer wieder vorkommende Feuchtigkeitsschwankungen, beispielsweise als Folge einer zuvor vorgenommenen Zusammenmischung verschiedener Rohmaterialen, werden ausgeglättet, indem der Hauptproduktstrom gestaut, über eine bestimmte Stauhöhe geregelt und so ein entsprechend verzögerter Produktfluß in einem By-Pass Kanal, dem eigentlichen Messkanal, erzeugt wird.The only proposal that has so far been successfully used in practice and cited for the very special purpose of continuous moisture measurement is an on-line measurement with relatively large measurement samples is described in the European patent 43 137 of the applicant. The fluctuations in humidity that occur again and again in practice, for example as a result of a previously mixed together of different raw materials, are smoothed out by the main product flow being jammed, regulated by a certain accumulation height and thus generating a correspondingly delayed product flow in a by-pass channel, the actual measuring channel becomes.
Für mehlige Güter wird das in der DE-OS 3 441 856 beschriebene Feuchtemessverfahren eingesetzt. Hierbei wird das Messgut zur Bestimmung von Wassergehalt, Protein usw. über einen By-PassKanal durch einen Messkanal geführt. Die Messung selbst erfolgt mittels Infrarotlicht. Das von einer Probenoberfläche zurückemittierte Licht wird anvisiert und daraus der jeweilige Wassergehalt errechnet.The moisture measurement method described in DE-OS 3 441 856 is used for floury goods. In this case, the measured material is guided through a measuring channel via a by-pass channel to determine water content, protein, etc. The measurement itself is carried out using infrared light. The light emitted back from a sample surface is sighted and the respective water content is calculated from it.
Der Wert (Genauigkeit und industrielle Einsatzmögiichkeiten) aller vorbeschriebener Messverfahren hängt wesentlich von der Art der Messprobengewinnung ab.The value (accuracy and industrial applicability) of all the measurement methods described above essentially depends on the type of measurement sample obtained.
Die Erfindung umfaßt nun die Aufgabe, Proben, vorzugsweise Kleinstproben von einem kontinuierlichen Schüttgutstrom zu bilden, derart, daß die Messprobe möglichst repräsentativ für den Schüttgutstrom und ohne großen Zeitverzug direkt verwertbar ist, möglichst on- line und in Eichzeit.The invention now encompasses the task of forming samples, preferably very small samples, from a continuous flow of bulk material in such a way that the measurement sample can be used as representatively as possible for the flow of bulk material and can be used directly without great delay, if possible online and in calibration time.
Die Bildung repräsentative Kleinstproben aus einem Schüttgutstrom ist bereits außerordentlich schwierig. Mit zunehmender Reduzierung der Probe (z. B. Reduzierung des Probenquerschnittes, der Probenmenge, und/oder des Probenvolumens) sinkt die Wahrscheinlichkeit, einen repräsentativen Teilchenquerschnitt aus dem Schuttgutstrom zu erhalten.The formation of representative micro-samples from a bulk material flow is already extremely difficult. With increasing reduction of the sample (e.g. reduction of the sample cross-section, the sample amount, and / or the sample volume), the probability decreases to obtain a representative particle cross-section from the bulk material flow.
Besonders schwierig wird die Bildung von Kleinstproben wenn diese einen kontinuierlichen Schüttgutstrom repräsentieren
sollen. Ist nämlich mit zeitlichen Schwankungen der Zusammensetzung des Schüttgutstrom zu rechnen, dann muß auch die Probenahme kontinuierlich erfolgen, da sich in der Regel so zeitlich Schwankungen auch in der Probenahme wiederspiegeln. Die kontinuierliche Messprobenentnahme wirft aber das Problem auf, daß Probemengen anfangen, die den Rahmen von Kleinstproben sprengen.The formation of small samples becomes particularly difficult when they represent a continuous flow of bulk material should. If time fluctuations in the composition of the bulk material flow are to be expected, then sampling must also take place continuously, since fluctuations in time are usually also reflected in the sampling. The continuous taking of samples, however, poses the problem that sample quantities begin that are beyond the scope of very small samples.
Obige Aufgabe wird bei dem einleitend genannten gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß der erste Teilstrom oder ein aus ihm abgeleiteter weiterer Teilstrom zumindest zeitweise rückgestaut, vom rückgestauten Teilstrom zumindest teilweise kontinuierlich ein kleiner Prozentsatz als Messprobe entnommen und diese Messprobe dann zur Bestimmung der Materialkenngrδßen durch eine entsprechende Messeinrichtung geführt wird.The above object is achieved in the generic method mentioned in the introduction in that the first partial flow or a further partial flow derived therefrom is backed up at least temporarily, a small percentage of the backed up partial stream is at least partially continuously taken as a measurement sample and this measurement sample is then determined by a corresponding one to determine the material parameters Measuring device is guided.
Bei der ebenfalls einleitend genannten gattungsgemäßen Vorrichtung wird diese Aufgabe gelöst durch einen oder mehrere Stromteiler zur Teilung des Schüttgutstromes in einen Haupt- und einen oder mehrere Teilströme, durch Rückführmittel zum Rückführen wenigstens des ersten Teilstromes in den Hauptstrom, durch einen Messproben-Stromteiler zur Entnahme einer Messprobe aus dem keinsten Teilstrom, und durch erste Rückstaumittel zum wenigstens zeitweisen Rückstauen des kleinsten Teilstromes im Bereich der Messproben-Stromteilung.In the generic device also mentioned in the introduction, this object is achieved by one or more flow dividers for dividing the bulk material flow into a main flow and one or more partial flows, by return means for returning at least the first partial flow to the main flow, by a measurement sample flow divider for taking a Measurement sample from the lowest partial flow, and by means of first backflow means for at least temporarily backflow of the smallest partial flow in the area of the measurement sample flow division.
überraschenderweise wurde herausgefunden, daß der der Messeinrichtung gemäß EP-PS 43 137 zugrundeliegender Gedanke sehr vorteilhafte Resultate ergibt, wenn der wesentliche Teil der entsprechenden Messeinrichtung anstatt als Messeinrichtung selbst, bei der EP-PS 43 137 gebildete Produktmesström als Neben- oder Teilstrom genommen und daraus eine Messprobe abgeleitet wird. Die eigentliche Messprobe fällt mit einer sehr kleinen Zeitverzögerung an und zeigt bei 'Kleinstproben von wenigen Prozenten oder Promillen nahezu keine Entmischung.
Besonders wesentlich ist, daß die Meßprobenbildung im Rückstau erfolgt. Dabei hat sich gezeigt, daß das den Schüttgütern eigene Verhalten einer Entmischung mit genügend hoher Sicherheit ausgeschaltet werden kann. Komplizierte Mechanismen zur Gewinnung vieler Messproben und der Wiedervermischung sind keine zwingende Notwendigkeit mehr. Durch den Stau des Gutes wird die Fließeigenschaft im günstigen Sinne beeinflußt; das Schüttgut verhält sich im Stau ähnlich wie eine Flüssigkeit und unterliegt nicht den Luftwirbelstörungen des freien Schüttgutfalles. Im freien Schüttgutfall bewegen sich nämlich verschiedene Teilchen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zueinander. Diese relativen Teilchengeschwindigkeiten können durch Unterschied des spezifischen Gewichtes, der Form, des Oberflächen-Luftwiderstandes etc. der einzelnen Teilchen entstehen. Der angesprochende Rückstau reduziert die Relativbewegungen, der Teilchen zueinander in dem Masse, das sie für die hier erforderlichen Messzwecke vernachlässigbar sind. Mit anderen Worten bewegen sich die unterschiedlichen Teilchen allenfalls nur noch vernachlässigbar gegeneinander. Hierdurch werden die Entmischungseffekte, allgemeiner die Probenverfälschungen, auf ein vernachlässigbares Mass reduziert.Surprisingly, it was found that the idea on which the measuring device according to EP-PS 43 137 is based gives very advantageous results if the essential part of the corresponding measuring device, instead of being the measuring device itself, is taken as a secondary or partial flow in EP-PS 43 137 and from it a measurement sample is derived. The actual measurement sample occurs with a very small time delay and shows almost no segregation in the case of small samples of a few percent or per thousand. It is particularly important that the measurement sample formation takes place in the backwater. It has been shown that the behavior of a segregation inherent in the bulk goods can be switched off with sufficient certainty. Complicated mechanisms for obtaining many measurement samples and remixing are no longer an imperative. The flow property is influenced in the favorable sense by the jam of the goods; the bulk material behaves similar to a liquid in a traffic jam and is not subject to the air vortex disturbances of free bulk material fall. In the case of free bulk material, different particles move towards each other at different speeds. These relative particle velocities can arise from the difference in the specific weight, the shape, the surface air resistance etc. of the individual particles. The relevant backflow reduces the relative movements of the particles to one another to the extent that they are negligible for the measurement purposes required here. In other words, the different particles move only negligibly against each other. As a result, the segregation effects, more generally the sample falsifications, are reduced to a negligible level.
Die Erfindung erlaubt aber noch eine ganze Reihe weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen. So wird besonders bei mehlartigen, weniger leicht rieselfähigen Produkten bevorzugt die Meßprobe über eine aus dem Rückstaubereich des Nebenstromes arbeitendes Förderelement, bevorzugt eine Schnecke oder ein pneumatischer Zylinder entommen, wobei durch Variieren der Austragleistung des Förderelementes die Produktmenge der Meßprobe eingestellt werden kann; auch dadurch erhält man quasi eine "Probe" aus der "Probe". Weiter ist es möglich, durch alternierenden Betrieb der Förderschnecke in wählbaren Zeitabschnitten Meßproben herzustellen.
Damit wurde es aber erstmalig auf einfache Weise ermöglicht, on-line verschiedene Produktparameter zu messen, und hierzu die Meßprobe kontinuierlich durch die Meßeinrichtung zu führen. Ferner werden Meßverfahren wie beispielsweise NMR, (kernspinresonanz) und NIR (nahes Infrarot), die bedingt durch die spezielle Meßtechnik nur kleinste Meßproben zulassen. Bekanntlich ist die Größe der Meßprobe ein entscheidendes Kriterium für die Genauigkeit des Meßresultats in bezug auf die ganze Produktmenge. Bei den älteren Fabrikationsabläufen werden durch die Labormethoden bevorzugt die Ausgangsrohstoffe und dann die Fertikprodukte überprüft. Erst die immer weiter gesteigerte Automatisierung der Produktion machte es notwendig, auch Zwischenprodukte während der Verarbeitung nach Ihren Inhaltsstoffen zu untersuchen, um beispielsweise die erforderlichen Änderungen der Fabrikationsparameter vorzunehmen.However, the invention allows a whole series of further advantageous configurations. Thus, particularly in the case of flour-like, less easily pourable products, the measurement sample is preferably removed via a conveyor element, preferably a screw or a pneumatic cylinder, which works from the backflow area of the secondary flow, the product quantity of the measurement sample being able to be adjusted by varying the discharge capacity of the conveyor element; this also gives a quasi a "sample" from the "sample". It is also possible to produce measurement samples in selectable time periods by alternately operating the screw conveyor. However, this made it possible for the first time in a simple manner to measure various product parameters on-line, and for this purpose to continuously carry the test sample through the measuring device. Furthermore, measuring methods such as NMR, (nuclear magnetic resonance) and NIR (near infrared), which due to the special measuring technology allow only the smallest measuring samples. As is known, the size of the measurement sample is a decisive criterion for the accuracy of the measurement result in relation to the entire product quantity. In the older manufacturing processes, the laboratory raw materials are preferred to check the raw materials and then the finished products. Only the ever increasing automation of production made it necessary to examine intermediate products during processing for their ingredients, for example to make the necessary changes to the manufacturing parameters.
Als direktes Meßverfahren zu Bestimmung der verschiedenen In- haltsstoffe, z. B. des prozentualen Wassergehaltes eines Schüttgutes eignet sich insbesondere die NMR-Messung. Bei dieser Meßtechnik ist das erhaltene Signal ein direktes Maß für die Anzahl der Wasserstoffkerne. Bei sporadischen Messungen, d. h.As a direct measuring method for determining the various ingredients, e.g. B. the percentage water content of a bulk material is particularly suitable for NMR measurement. With this measuring technique, the signal received is a direct measure of the number of hydrogen nuclei. For sporadic measurements, i.e. H.
Messungen in vergleichbar großen Zeitabständen wird die Meßprobe in der Meßeinrichtung zum Stillstand gebracht. Ist hingegen der zeitliche Abstand der Einzelmeßungen im Vergleich zur Verweilzeit der Probe in der Meßeinrichtung kurz oder gar vernachlässigbar, ist ein Stillstand der Meßprobe nicht nötig, wird vorzugsweise die Meßprobe kontinuierlich durch die Meßeinrichtung durchgeführt.Measurements at comparatively large intervals are brought to a standstill in the measuring device. If, on the other hand, the time interval between the individual measurements is short or even negligible compared to the dwell time of the sample in the measuring device, it is not necessary to stop the measuring sample, the measuring sample is preferably carried out continuously by the measuring device.
Die Getreide- und Mehlprodukte sind normalerweise im Bereich der Mühle noch lebende Stoffe. Die ganzen Körner sind mehrheitlich keimfähig. Im Mehl bzw. innerhalb der einzelnen Eiweißkörper laufen noch viele wesentliche Lebensvorgänge ab, z. B. die Atmung. Dies hat zur Folge, daß die Erfassung des
Wassers mit den gesamten mikrobiologischen und physikalischen Vorgängen innerhalb der Produktmasse konfrontiert ist wobei das Wasser bekanntlich sehr verschiedene Bindungen eingehen kann.Grain and flour products are usually still living in the mill area. Most of the grains are germinable. Many essential life processes still take place in the flour or within the individual protein bodies, e.g. B. breathing. As a result, the detection of the Water is faced with the entire microbiological and physical processes within the product mass, the water being known to form very different bonds.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß durch das NMR-Verfahren nach nur kurzer Eichung repräsentative Werte ermittelt werden können. Inbesondere konnte für alle durchschnittlichen Weizensorten dieselbe Eichung verwendet werden ohne daß Meßabweichungen feststellbar waren, wobei die Meßgenauigkeit selbst bei nicht auf NMR-Technik geschultem Personal bei plus/ minus 0,2 % lag; daher können mit demselben Grundmeßverfahren alle Produktarten gemessen werden.In practice, it has been shown that the NMR method can be used to determine representative values after only a short calibration. In particular, the same calibration could be used for all average wheat varieties without measuring deviations being ascertainable, the measuring accuracy being plus / minus 0.2% even for personnel not trained in NMR technology; therefore all types of products can be measured with the same basic measuring method.
Auch hat sich das NMR- Verfahen in weiten Grenzen als unempfindlich gegenüber Schüttdichteänderungen erwiesen, da die Masse des Meßgutes mit der Resonanzmethode miterfaßt und die Berechnung der prozentualen Feuchtigkeit miteinbezogen werden kann.The NMR method has also proven to be insensitive to changes in bulk density, since the mass of the material to be measured can also be recorded using the resonance method and the calculation of the percentage of moisture can be included.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeit, insbesondere bei NMR- und NIR-Verfahren kann eine Eichprobe in die Meßeinrichtung eingegeben werden und die Einrichtung durch entsprechende elektronische Auswert- und Rechenmittel zur Selbsteichung ausgelegt werden. Das bedeutet, daß die Standardmethode für die Mehlkontrolle, nämlich der direkte Vergleich eines Musters mit einer Probe aus dem Produktionsablauf nun sinngemäß für die Messung der Feuchtigkeit angewandt werden kann. Bei Beginn des Arbeitsprozesses wird somit ein Muster zum Einlesen der Eichwerte eingegeben, auf dem anschließend die ganze Produktion basiert.In the case of a very particularly advantageous design option, in particular in the case of NMR and NIR methods, a calibration sample can be entered into the measuring device and the device can be designed for self-calibration by means of appropriate electronic evaluation and computing means. This means that the standard method for flour control, namely the direct comparison of a sample with a sample from the production process can now be used analogously for the measurement of moisture. At the start of the work process, a pattern for reading in the calibration values is entered, on which the entire production is then based.
Weiterhin wird bevorzugt der prozentuale Wassergehalt des Getreides mit der gleichen Einrichtung zweimal bestimmt wird und zwar vor dem und nach dem Netzen, bevorzugt mit dem NMR- oder NIR-Verfahren. Zu diesem Zweck werden für eine erste Messung
trockende Körnerfrüchte während einiger Sekunden ohne Netzwasser durch die Meßeinrichtung gefördert. An Hand des trockenen Weizens und einer ungefähren Stundenleistung wird die Wasserzugabe errechnet, eingestellt, und wenige Sekunden später die Netzung auf diesselbe Art kontrolliert.Furthermore, the percentage water content of the grain is preferably determined twice using the same device, namely before and after wetting, preferably using the NMR or NIR method. For this purpose, be for a first measurement Dry grains are conveyed through the measuring device for a few seconds without water. Using the dry wheat and an approximate hourly output, the water addition is calculated, adjusted and a few seconds later the wetting is checked in the same way.
Die erfindungsgemäße Lösung beeinhaltet auch, daß aus dem ersten Teilstrom ein weiterer Teilstrom abgeleitet werden kann und aus diesem dann die Meßprobe entnommen wird. Vorzugsweise der weitere Teilstrom aus dem rückgestauten Abschnitt des ihm unmittelbar vorausgehenden Teilstromes gebildet. Bei der Bildung weiterer Teilströme kann dieses Prinzip fortgesetzt werden.The solution according to the invention also includes that a further partial flow can be derived from the first partial flow and the measurement sample is then taken from this. The further partial flow is preferably formed from the backflow section of the partial flow immediately preceding it. This principle can be continued when further partial flows are formed.
Bevorzugt dann, wenn der einem Teilstrom entnommene weitere Teilstrom nur noch geringste Schüttgutmengen enthält, wird der weitere Teilstrom einem Mischer zugeführt, dort gemischt und dem hierdurch homogenisierten Teilstrom "die Meßprobe entnommen. Dieses Meßverfahren ermöglicht es, als Teilstrom kleinste Schüttgutmengen über einen langen Zeitraum dem Schüttgutstrom oder einem vorausgehenden Teilstrom kontinuierlich zu entnehmen und im Mischer dann einen represenfcativen Querschnitt des Schüttgutstromes und dessen eventuell vorhandener zeitlicher Schwankungen, einschließlich unterschiedlicher Teilchenbesetzungen während der Zeit herzustellen. Dem Mischer wird vorzugsweise ein Zwangsförderer beispielsweise eine Schnecke nachgeschaltet, mittels welcher die Zufuhr des Schüttgutes vom Mischer zur Meßeinrichtung gesteuert werden kann.Preferably, if the further partial flow taken from a partial flow contains only the smallest quantities of bulk material, the further partial flow is fed to a mixer, mixed there and the measurement sample "is taken from the partial flow homogenized thereby. This measuring method makes it possible to extract the smallest quantities of bulk material over a long period of time Bulk material flow or a preceding partial flow continuously and then in the mixer to produce a representative cross-section of the bulk material flow and its possible fluctuations in time, including different particle occupations during the time Mixer can be controlled to the measuring device.
Bevorzugt wird auch der erste Teilstrom dem Schüttgutstrom in einem Staubereich entnommen, vorzugsweise nach dem Überlaufprinzip. Hierzu wird vorzugsweise der Schüttgutstrom zur Bildung des ersten Teilstromes und des restlichen Schüttgutstromes, im folgenden auch Hauptstrom genannt, vorzugsweise auf den Be
reich des ersten Teilstromes geführt. Dies hat zur Folge, daß der nicht vom ersten Teilstrom aufgenommene Schüttgutstrom-Anteil, also der Hauptstrom, aus dem Gefäß oder dem Bereich des ersten Teilstromes sozusagen überläuft.The first partial flow is preferably also taken from the bulk material flow in a storage area, preferably according to the overflow principle. For this purpose, the bulk material stream for forming the first partial stream and the remaining bulk material stream, hereinafter also called the main stream, is preferably referred to the loading led the first part of the stream. The result of this is that the bulk material flow fraction, ie the main flow, not taken up by the first partial flow overflows, so to speak, from the vessel or the area of the first partial flow.
Vorzugsweise wird zur Bildung eines oder mehrerer oder gar aller Teilströme eine Durchlaufwaage nach dem Bühler-Prinzip verwendet. Mit dieser Waage ist auch der Rückstau zur Teilstrombildung durchführbar. Ferner wird mit ihr auch der Durchsatz des oder der Teilströme erfaßt. Eine derartige Waage ist beispielsweise in den europäischen Patentanmeldungen 84 111 967.0; 86 902 385.3 und 86 901 871 beschrieben. Zur Vermeidung vonWiederholungen, wird hiermit ausdrücklich auf den Inhalt der europäischen Patentanmeldungen verwiesen.A flow scale based on the Buhler principle is preferably used to form one or more or even all of the partial flows. The backflow for partial flow formation can also be carried out with this balance. Furthermore, the throughput of the partial stream or streams is also recorded with it. Such a scale is described, for example, in European patent applications 84 111 967.0; 86 902 385.3 and 86 901 871. To avoid repetition, we hereby expressly refer to the content of the European patent applications.
Bei Verwendung der vorgenannten Bühler-Durchlaufwaage wird vorzugsweise die Bildung und der Rückstau des oder- der Teilströme einerseits und dessen oder deren Durchsatzerfassung andererseits zumindest teilweise gleichzeitig durchgeführt; vorzugsweise synchron und kontinuierlich. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden mittels der Waage kontinuierlich der oderdie Teilströme gebildet und rückgestaut und der Durchsatz der Teilströme im Chargenbetrieb ermittelt.When using the aforementioned Buhler flow weigher, the formation and the backflow of the partial flow or flows on the one hand and its flow rate detection on the other hand is preferably carried out at least partially simultaneously; preferably synchronous and continuous. According to a further preferred embodiment, the partial flow or flows are continuously formed and backed up by means of the balance and the throughput of the partial flows is determined in batch operation.
Schließlich umfaßt die Erfindung auch ein Verfahren zur Überwachung der Herstellung von Nahrungsmitteln, vorzugsweise aus Getreide, bei welchem die Materialkenngrößen für die Nahrungsmittelherstellung an verfahrenstechnisch kritschen Punkten ermittelt, werden und so ermittelten Materialkenngrößen zur gleichzeitigen Wiedergabe und Vergleich mit einem Sollwertschema aufbereitet werden.Finally, the invention also encompasses a method for monitoring the production of foodstuffs, preferably from cereals, in which the material parameters for food production are determined at process-critical points, and material parameters determined in this way are prepared for simultaneous display and comparison with a setpoint value scheme.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigenEmbodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. Show it
Fig . 1 die Probenahme mit SchneckenaustragFig. 1 sampling with screw discharge
Fig . 2 eine doppelte Anwendung der Stromteilung im StauFig. 2 a double application of power division in traffic jams
Fig . 3 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung für mehlartige Güter, die Fig. 4 einen Schnitt I-I der Fig. 3Fig. 3 schematically shows a device according to the invention for flour-like goods, FIG. 4 shows a section I-I of FIG. 3
Fig. 5 eine Ausführungsform einer Anwendung der Erfindung bei der Annahmekontrolle für SiloanlieferungFig. 5 shows an embodiment of an application of the invention in the acceptance control for silo delivery
Fig. 6 ein Beispiel des Meßwertverlaufes von lufttrockenen WeizenFig. 6 shows an example of the course of measured values of air-dry wheat
Fig. 7 ein Beispiel des Meßwertverlaufes von frisch genetzten Weizen7 shows an example of the course of measured values of freshly wetted wheat
Fig. 8 eine Anwendung der Erfindung als Ablieferkontrolle für die Mühlenablieferung, sowie für die Steuerung der Aufnetzung von mehlartigen Gütern,8 shows an application of the invention as a delivery control for the mill delivery and for controlling the wetting of flour-like goods,
Fig. 9 die Anwendung der Erfindung für die Steuerung der Netzung für die ganzen Getreidekörner sowie die Kontrolle der Inhaltsstoffe der Körner vor der VermahlungFig. 9 shows the application of the invention for the control of the wetting for the whole grain and the control of the ingredients of the grains before grinding
Fig.10 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit Einsatz eines Mischers in einem der Teilströme;10 shows a further exemplary embodiment of the invention, using a mixer in one of the partial streams;
Fig.11 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Einund 12 satz einer Durchlaufwaage einerseits für körniges Gut (Fig. 11) und andererseits für mehliges Gut (Fig. 12).Fig. 11 further embodiments of the invention using one and 12 sets of a continuous scale on the one hand for granular material (Fig. 11) and on the other hand for floury material (Fig. 12).
Es folgt die Erläuterung der Erfindung an Hand der Zeichnungen nach Aufbau und ggf. auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung.There follows the explanation of the invention with reference to the drawings according to structure and possibly also according to the mode of operation of the invention shown.
In Fig. 1 ist schematisch eine Vorrichtung der kontinuierlichen Bildung kleinster Meßproben dargestellt. Ein Schüttgut- oder Produktstrom 1 wird im Bereich einer ersten Teilung, auch Grobteilung genannt 2 in einen Hauptstrom 3 sowie einen ersten Teiloder Nebenstrom 4 aufgeteilt. Der Nebenstrom 4 wird durch einen
Stauraum 5 sowie über einen Rückführkanal 6 wieder zurück in den Hauptstrom 3 geführt, so daß nach Zusammenführung von Haupt- und Nebenstrom der Produktstrom 1 wieder weitergeführt werden kann. Der dargestellte Lösungsgedanke hat im besonderen den großen Vorteil, daß sich unabhängig von der momentanen Durchsatzleistung des Produktstromes 1 immer ein etwa gleichgleibendes Verhältnis zwischen dem momentanen Durchsatz Hauptstrom 3 und Nebenstrom 4 einstellt. Dies wird dadurch erreicht, daß sowohl Hauptstrom 3 wie Nebenstrom 4 durch einen Stauschieber 7 gestaut werden, welcher einen Querschnitt "X" vorgibt, durch den der ganze Schüttgutstrom fließen muß. Der Hauptstrom 3 wird durch eine Niveauregelstrecke 8 geführt, bei welcher zeitlich eine elektro-kapazitive Niveaumeßplatte 9 angeordnet ist und je nach Einstellung z. B. ständig etwa eine Niveaulinie 10 aufrechterhalten bleibt. Der Stauschieber 7 gibt einen bestimmten Querschnitt "X" frei, so daß sich die Niveauregelstrecke 8 nicht entleert, sondern immer bis zur Niveaulinie 10 gefüllt bleibt. Dasentsprechende elektrische Signal ist über eine Elektronik 11 mit einem elektropneumatischen Wandler 12 aufbereitet und als Stellsignal über eine Membrane 13 zur Einstellung des Stauschiebers 7 verwendet. Die Aufstauung im Querschnitt "X" hat zur Folge, daß auch im Rückführkanal 6 gleicherweise ein gestauter Produktstrom entsteht, so daß über den Stauschieber 7 tatsächlich beide, Hauptstrom 3 und Nebenstrom 4, gestaut werden. Für die Realisierung der Erfindung ist nun wichtig, daß ein weiterer Stromteiler auch Feinstromteiler 14 in dem Bereich des Stauraumes 5 angeordnet ist, denn jedenfalls im Stauraum 5 findet ein ungestörtes Absetzten (praktisch keine Relativbewegung der Teilchen gegeneinander) des Produktes statt. Der Stauraum 5 wird hier aber selbstverständlich durch einen noch beachtlich großen momentanen Produktdurchsatz des Nebenstromes durchflössen. Zumindest die bisherigen Versuche haben gezeigt, daß die Produktzusammensetzung des Nebenstromes 4 sehr genau mit der Produktzusammensetzung des Produktstromes 1 übereinstimmt. Damit aber kann in einem Schritt
die Probenbildung z. B. 1:10 oder 1:5 verkleinert werden. Der Stauraum 5 ist gegenüber dem Rückführkanal 6 z. B. 1:5 oder 1:10 erweitert, so daß in dem Stauraum entsprechend ein verzögertes Durchfließen des Produktes stattfindet.In Fig. 1, a device for the continuous formation of smallest measurement samples is shown schematically. A bulk or product stream 1 is divided into a main stream 3 and a first partial or secondary stream 4 in the region of a first division, also called a coarse division. The side stream 4 is by a Storage space 5 and via a return channel 6 back into the main stream 3, so that the product stream 1 can be continued again after the main stream and the secondary stream have been combined. The proposed solution has the particular advantage that regardless of the current throughput of the product stream 1 there is always an approximately constant ratio between the current throughput of main stream 3 and secondary stream 4. This is achieved in that both the main flow 3 and the secondary flow 4 are stowed by a damming valve 7 which specifies a cross section "X" through which the entire bulk material flow must flow. The main stream 3 is passed through a level control path 8, in which an electro-capacitive level measuring plate 9 is arranged in time and, depending on the setting, for. B. is constantly maintained about a level line 10. The baffle valve 7 releases a certain cross section "X" so that the level control path 8 does not empty, but always remains filled up to the level line 10. The corresponding electrical signal is processed via electronics 11 with an electropneumatic converter 12 and used as an actuating signal via a membrane 13 for setting the baffle slide 7. The build-up in cross section "X" has the result that a backed-up product stream also arises in the return channel 6, so that both the main stream 3 and the secondary stream 4 are actually stowed via the damming valve 7. It is now important for the implementation of the invention that a further flow divider and fine flow divider 14 is arranged in the area of the storage space 5, because in any case in the storage space 5 there is undisturbed settling (practically no relative movement of the particles against one another) of the product. The storage space 5 is, of course, flowed through by a still considerable current product throughput of the secondary flow. At least previous experiments have shown that the product composition of the secondary stream 4 corresponds very precisely to the product composition of the product stream 1. But this can be done in one step the sample formation z. B. 1:10 or 1: 5 can be reduced. The storage space 5 is opposite the return channel 6 z. B. 1: 5 or 1:10 expanded, so that there is a delayed flow of the product accordingly in the storage space.
Um jedoch einen prozentualen Zusammenhang zwischen Haupt- und Nebenstrom zu erreichen muß der Feinstromteiler, wie der Fig. 2 entnehmbar ist, eine im wesentlichen gleiche Wiederholung des Grobstromteilers 2 darstellen. Ein Probesammler 30 ist zu diesem Zweck in dem Stauraum 5 angeordnet. Das Verhältnis der Durchfließmenge in dem Stauraum 5 und dem P-robesammler 30 wird durch zweifache Stauung des Produktstromes einerseits und einer Querschnittverengung 31 aus dem Probesammler 30 andererseits bestimmt.However, in order to achieve a percentage relationship between the main and secondary flow, the fine flow divider, as can be seen in FIG. 2, must represent an essentially identical repetition of the coarse flow divider 2. For this purpose, a sample collector 30 is arranged in the storage space 5. The ratio of the flow rate in the storage space 5 and the P-robes collector 30 is determined by double stowage of the product flow on the one hand and a narrowing of the cross section 31 from the sample collector 30 on the other hand.
Bei der Variante gemäß Fig. 2 ist es erforderlich, durch entsprechende Niveauregelung 32 sinngemäß zu der Durchflußregelung mit Stauschieber 7 den zweifachen Stau sicher zu stellen.In the variant according to FIG. 2, it is necessary, by means of appropriate level control 32, to ensure double the congestion, analogously to the flow control with the pusher slide 7.
In Fig. 1 wird weiter gezeigt, wie der Feinstromteiler 14 durch einen mit einem Elektromotor 15 angetriebenen Schneckenaustrag gebildet wird. Die Messprobe wird dabei über einen Probekanal 16 einer Meßeinrichtung 17 zugeführt. Dabei ist strichliert angedeutet, wie die Meßproben entweder direkt in die Meßeinrichtung 17 oder über einen Überlauf 18 sowie eine Verbindungsleitung 18' zurück in den Produktstrom 1 gegeben werden können.1 further shows how the fine flow divider 14 is formed by a screw discharge driven by an electric motor 15. The measurement sample is fed via a test channel 16 to a measuring device 17. It is indicated in broken lines how the measurement samples can be fed back into the product stream 1 either directly into the measuring device 17 or via an overflow 18 and a connecting line 18 '.
Eine weitere Möglichkeit der Probeentnahme zeigen Fig. 3 und Fig. 4 (im Querschnitt). Dabei führt quer und in der Mitte durch den Hauptstromschacht 3 eine in ihrer oberen Hälfte offenen Schale 102, in welcher eine Förderschnecke 103 angeordnet ist. Kurz nach dem Austritt aus dem Hauptstromschacht 3 in Richtung auf eine NMR-Meßvorrichtung 6 hin, verjüngt sich die Förderschnecke zu einem geschlossenen Kanal, wodurch weniger
Schüttgut, als in der offenen Schale 102 aufgenommen wurde, weiter transportiert wird. Die Förderschnecke 103 wird durch einen Motor 104 angetrieben, der über eine Steuerelektronik 105 mit der NMR-Meßvorrichtung 6 verbunden ist. Die NMR-Meßvorrichtung weist den an sich bekannten Aufbau auf. Zwischen zwei gegenüberliegenden Magneten 107 wird ein Magnetfeld 108 gebildet, welches einen Meßkanal 110 einschließt. Der Meßkanal 110 ist durch ein Übergangsstück 109 direkt mit der Schale 102 verbunden, so daß das sich in der Schale 102 sammelnde Mehl mittels der Förderschnecke 103 durch das ÜbergangsstückAnother possibility for taking samples is shown in FIGS. 3 and 4 (in cross section). A shell 102, in which a conveyor screw 103 is arranged, leads across and in the middle through the main power shaft 3 in its upper half. Shortly after the exit from the main power shaft 3 in the direction of an NMR measuring device 6, the screw conveyor tapers to a closed channel, which means less Bulk goods, when received in the open tray 102, are transported further. The screw conveyor 103 is driven by a motor 104, which is connected to the NMR measuring device 6 via control electronics 105. The NMR measuring device has the structure known per se. A magnetic field 108, which includes a measuring channel 110, is formed between two opposing magnets 107. The measuring channel 110 is connected directly to the bowl 102 by a transition piece 109, so that the flour collecting in the bowl 102 is conveyed through the transition piece by means of the screw conveyor 103
109 in den Meßkanal 110 gefördert wird. Die Schale 102 füllt sich laufend mit dem fallenden Produktstrom. Das Produkt wird durch die Förderschnecke 103 in dem Meßkanal 110 verdichtet. Am Ende des Meßkanales 110 befindet sich ein Standelement 111, das durch seine Rückstauwirkung dafür sorgt, daß das Produkt in dem Meßkanal 110 leicht angestaut wird. Vom Ende des Meßkanales109 is conveyed into the measuring channel 110. The tray 102 continuously fills with the falling product stream. The product is compressed by the screw conveyor 103 in the measuring channel 110. At the end of the measuring channel 110 there is a stand element 111 which, due to its backflow effect, ensures that the product is easily accumulated in the measuring channel 110. From the end of the measuring channel
110 fällt das die NMR-Meßvorrichtung verlassende Gut über einen By-Pass 112 in den NebenStromschacht 4 zurück.110 the material leaving the NMR measuring device falls back into the secondary power shaft 4 via a by-pass 112.
Die Fig. 6 und 7 zeigen den aus praktischen Versuchen gewonnen typischen Verlauf des NMR-Signales über der Zeit.6 and 7 show the typical course of the NMR signal obtained over time from practical experiments.
Die Fig. 6 zeigt die Messung der Feuchtigkeit von lufttrockenem6 shows the measurement of the moisture of air-dry
Weizen mit Hilfe der gepulsten magnetischen 'Kernresonanz (NMR).Wheat with the help of the pulsed magnetic nuclear magnetic resonance (NMR).
Dabei wurde der dargestellte Signalverlauf mit einer 90 Grad bis 180 Grad Pulsfolge erzeugt.The signal curve shown was generated with a pulse sequence of 90 degrees to 180 degrees.
Zu den geeigneten Zeiten werden die Signale S1 bis S4 abgetastet. Diese liefern folgende Informationen:The signals S 1 to S 4 are sampled at the appropriate times. These provide the following information:
S1 - Masse der ProbeS 1 - mass of the sample
S2 - Masse der flüssigen Phase (Wasser und öl)S 2 - mass of the liquid phase (water and oil)
S3 - Masse des ÖlsS 3 - mass of the oil
S4 - Rauschen.
Durch Verknüpfung dieser Signale lässt sich der Anteil des Wassers am Produkt ermitteln. Beispiel:S 4 - noise. The proportion of water in the product can be determined by linking these signals. Example:
% Feuchte =
% Humidity =
Die konstanten a, b sind abhängig vom Produkt und müssen in einer Eichung ermittelt werden. Mit einer analogen Verknüfung kann man dem ölgehalt des Produktes ermitteln. Beispiel:The constant a, b depend on the product and must be determined in a calibration. The oil content of the product can be determined with an analog link. Example:
Auch hier müssen die konstanten a, b abhängig vom Produkt mit einer Eichung ermittelt werden.Here too, the constant a, b must be determined with a calibration depending on the product.
Die Fig. 7 zeigt die Messung der Feuchtigkeit von frischgenetztem Weizen mit Hilfe der gepulsten magnetischen Kernresonanz (NMR).FIG. 7 shows the measurement of the moisture of freshly wetted wheat with the aid of the pulsed magnetic resonance (NMR).
Hier wurde mit einer 90º - 180º - 180º Pulsfolge qualitativ der dargestellte Signalverlauf erzeugt und zu den geeignetenHere, with a 90 ° - 180 ° - 180 ° pulse sequence, the signal curve shown was generated qualitatively and to the appropriate ones
Zeiten die Signale S1 bis S5 abgetastet. Diese liefern folgende Informationen:Times the signals S 1 to S 5 sampled. These provide the following information:
S1 - Masse der Probe S2 - Masse der flüssigen Phase: gebundenes Wasser
plus ölfreies WasserS 1 - mass of the sample S 2 - mass of the liquid phase: bound water plus oil-free water
S3 - Masse des Öls und des freien WassersS 3 - mass of oil and free water
S4 - Masse des freien WassersS 4 - mass of free water
S5 - Rauschen.S 5 - noise.
Durch geeignete Verknüpfung dieser Signale lässt sich der Anteil des Wassers im Produkt ermitteln. Beispiel:The proportion of water in the product can be determined by appropriately linking these signals. Example:
% Feuchte =
% Humidity =
Die Konstanten sind abhängig vom Produkt und müssen in einer Eichung ermittelt werden.The constants depend on the product and must be determined in a calibration.
Mit ähnlichen Verknüpfungen können auch die Anteile der einzelnen Komponenten gebundenes und freies Wasser, öl bestimmt werden.The proportions of the individual components bound and free water, oil can be determined with similar linkages.
Möglicherweise ist es günstig, weitere Kontanteπ zu benutzen. Beispiel:It may be convenient to use other Kontanteπ. Example:
% Feuchte =
Allgemein lässt sich sagen:% Humidity = In general it can be said:
Mit geeigneten Pulsfolgen kann man sowohl den gesamten Anteil der Flüssigkeit an einem Produkt als auch die einzelnen Bestandteile eines allfälligen Gemisches von Flüssigkeiten bestimmen.
In den nun folgenden Figuren ist die Anwendung der neuen Erfindung in verschiedenen Verfahrensstufen der Getreideverarbeitung, von der Getreideannahme zur Ablieferung dargestellt.With suitable pulse sequences it is possible to determine both the total proportion of liquid in a product and the individual components of a possible mixture of liquids. In the figures that follow, the application of the new invention is shown in various process stages of grain processing, from the acceptance of the grain to the delivery.
Die Fig. 5 zeigt die Getreideannahme. Das Getreide wird über einen Zulieferförderer 130 in eine Annahmewaage 131 laufend verwogen. In einer By-Pass Leitung 112, welche parallel zu der Waage 131 geführt ist, wird die Meßprobe durch eine NMR-Meßvorrichtung beispielsweise gemäß den Fig. 3 und 4 geführt. Die ermittelten Werte werden gleichzeitig mit den Meßwerten der Waage 131 einem zentralen Rechner 132 über Signalleitungen 133 übergeben, über Steuerleitungen 134 kann das Produkt z. B. über eine Grobreinigung 135 oder eine Trocknung 136 geleitet und anschließend mittels eines Förderers 137 in die für die spezielle Getreidesorte vorgesehene Lagerzelle 38... 42 eingelagert werden.Fig. 5 shows the grain acceptance. The grain is weighed continuously via a supply conveyor 130 into a receiving scale 131. In a by-pass line 112, which is guided parallel to the balance 131, the test sample is passed through an NMR measuring device, for example according to FIGS. 3 and 4. The determined values are transferred simultaneously with the measured values of the balance 131 to a central computer 132 via signal lines 133. B. passed over a rough cleaning 135 or a drying 136 and then stored by means of a conveyor 137 in the storage cell 38 ... 42 provided for the special grain.
Fig. 8 zeigt das Verfahrensende einer Mühle. Mehl und/oder Gries sind jeweils in den der Qualität entsprechenden Lagerzellen 50... 53 eingelagert. Je nachdem wie frei fließend das Produkt ist wird es über eine NMR-Meßvorrichtung 6 gemäß der Figuren 3 oder 5 geleitet, welche in einer By-Pass Leitung 112 parallel zu einer Waage 131 angeordnet ist. In diesem Falle wird die NMR-Meßvorrichtung als on-l'ine Kontrolle der Inhaltsstoffe der Fertigprodukte verwendet. Es können aber mehrere Mehlsorten oder Mehle mit verschiedenen Proteinen und/oder Wassergehalt in einen Mischer 54 und wiederum das Gewicht und die verschiedenen Inhaltsstoffe ebenfalls im on-line Meßverfahren über die NMR-Meßvorrichtung 6 ermittelt werden.8 shows the end of the process of a mill. Flour and / or semolina are each stored in the storage cells 50 ... 53 corresponding to the quality. Depending on how freely flowing the product is, it is passed via an NMR measuring device 6 according to FIGS. 3 or 5, which is arranged in a by-pass line 112 parallel to a balance 131. In this case, the NMR measuring device is used as an online control of the contents of the finished products. However, several types of flour or flours with different proteins and / or water content in a mixer 54 and again the weight and the various ingredients can also be determined in the on-line measuring method by means of the NMR measuring device 6.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß das Mehl für einen bestimmten Wassergehalt aufgefeuchtet wird. Zu diesem Zweck wird das Produkt in eine Netzschnecke 55 mit dosierter Wasserzugabe 56 gespiesen, anschließend abgesiebt und wiederum zu
rück auf die Waage 131 sowie über die NMR-Meßvorrichtung 6 geleitet. Die NMR-Meßvorrichtung 6 arbeitet hier als Istwerterfasser für den Wassergehalt des Mehles bzw. zur entsprechenden Regelung der Wasserzugabe 56 für die Aufnetzung auf einen vorgegebenen Sollwert.Another possibility is to moisten the flour for a certain water content. For this purpose, the product is fed into a network screw 55 with metered addition of water 56, then sieved and again closed back to the scale 131 and passed through the NMR measuring device 6. The NMR measuring device 6 works here as an actual value detector for the water content of the flour or for the corresponding control of the water addition 56 for wetting to a predetermined setpoint.
Die Fig. 9 stellt die Reinigung und Mahlvorbereitung des Getreides dar. Dabei ist das Getreide in Rohfruchtzellen 60, 61 62, 63 usw. je nach Qualität und Getreidesorte eingelagert. Alle von dem Rohmaterial gemessenen Werte werden in einem Rechner 132 gespeichert. Die für die Vermahlung gewünschte Mischung wird über dem Rechner 132 zusammengestellt und durch Dosiereinheiten 64 aus den Rohfruchtzellen 60...bis 63 etc. abgezogen und über einen Förderer 65 in eine Reinigung 66 geführt. Die Mischung wird von einer Waage 131 erfaßt und die verschiedenen Inhaltsstoffe der Mischung durch die NMR-Meßvorrichtung 6 gemessen und, wenn erforderlich, Korrekturen der Mengenanteile der Einzelkomponenten mittels der Dosier- einheiten 64 vorgenommen, um eine bestimmte, für die Vermahlung gewünschte Mischung sicherzustellen. Die _ gereinigte Mischung wird über einen weiteren Förderer 67 über eine Netzeinrichtung 55 geleitet. Am Ausgang der Netzeinrichtung 55 befindet sich eine NMR-Meßeinrichtung 6, welche den Wassergehalt der Mischung erfaßt und die Sugabe des Netzwassers (z. B. 3 bis 4 %) auf einen bestimmten vorgewählten Sollwert steuert. Es handelt sich dabei um die Hauptnetzung. Das genetzte Getreide wird in Abstehkästen 68 bis 71 eingelagert. Für die Vermahlung wird das aufgefeuchtete Getreide über Dosiergeräte 72 sowie eine Transportpneumatik 73 einer zweiten Netzung 74 zugeführt. An dieser Stelle wird nun aber lediglich eine Wassermenge von z. B. 0,1 bis 0,2 % zugegeben. Nach einer ganz kurzen Verweilzeit in einem Abstehkasten 75 wird die nun für die Vermahlung fertig vorbereitete Mischung nochmals als Mühleneingangsleistung (vor B1) gewogen und als Kontrolle die
Inhaltsstoffe, insbesondere die genaue Wassermenge des Getreides gemessen. Die Meßwerte können für eine nochmalige Korrektur der vorangegangenen Arbeitsschritte oder aber zu Steuerung der Vermahlung verwendet werden.9 shows the cleaning and grinding preparation of the grain. The grain is stored in raw fruit cells 60, 61, 62, 63 etc. depending on the quality and type of grain. All values measured from the raw material are stored in a computer 132. The mixture desired for grinding is put together on the computer 132 and drawn off from the raw fruit cells 60... To 63 etc. by metering units 64 and fed into a cleaning unit 66 via a conveyor 65. The mixture is detected by a balance 131 and the various constituents of the mixture are measured by the NMR measuring device 6 and, if necessary, corrections are made to the proportions of the individual components by means of the metering units 64 in order to ensure a specific mixture desired for the grinding. The cleaned mixture is passed via a further conveyor 67 via a network device 55. At the output of the network device 55 there is an NMR measuring device 6 which detects the water content of the mixture and controls the addition of the network water (for example 3 to 4%) to a certain preselected setpoint. It is the main wetting. The wetted grain is stored in standing boxes 68 to 71. For grinding, the moistened grain is fed to a second wetting 74 via metering devices 72 and a transport pneumatics 73. At this point, however, only a quantity of water of e.g. B. 0.1 to 0.2% added. After a very short dwell time in a stand-off box 75, the mixture which is now ready for grinding is weighed again as the mill input (before B 1 ) and as a control the Ingredients, especially the exact amount of water measured in the grain. The measured values can be used for a further correction of the previous work steps or for controlling the grinding.
Selbstverständlich ist es möglich, die NMR-Meßvorrichtung 6 nur an einer Stelle in dem gesamten Mühlendiagramm einzusetzen. Der wirtschafltich optimale Einsatz ist jedoch wenigstens bei der Hauptnetzung, vor den Abstehkästen 68 bis 71 etc. sowie zur Kontrolle des fertigen Mehles gemäß 9 zu sehen. In größeren automatischen Mühlen muß als drittwichtigste Meßstelle, die Mühleneingangskontrolle vor B ebenfalls mit der NMR-Meßmethode erfolgen. Die übrigen Meßeinsätze sind mehr eine Frage des Grades der Automatisierung, die in einer Mühle angestrebt werden sollte.Of course, it is possible to use the NMR measuring device 6 only at one point in the entire mill diagram. The economically optimal use, however, can be seen at least for the main wetting, in front of the stand-up boxes 68 to 71 etc. and for checking the finished flour according to FIG. 9. In larger automatic mills, the third most important measuring point, the incoming mill check before B must also be carried out using the NMR measurement method. The remaining measuring inserts are more a question of the degree of automation that should be sought in a mill.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im wesentlichen dem in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht. Insoweit wird auf Fig. 1 bezug genommen.FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of the invention, which essentially corresponds to the exemplary embodiment described in FIG. 1. In this regard, reference is made to FIG. 1.
Abweichend von dem in Fig. 1 beschriebenen Beispiel fördert der als Schnecke ausgebildete Feinstromteiler 14 in einen Mischer 70, dessen Rührwerk von einem Antriebsmotor m angetrieben wird. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich besonders für den Fall, in welchem über einen vergleichsweisen langen Zeitraum kontinuierlich ein sehr kleinen Schüttgutanteil aus dem Stauraum 5 abgezogen werden soll. Der Mischerraum dient hierbei als Speicher, in welchen das im zugeförderte Gut homogenisiert wird. Das im Mischerraum homogenisierte Gut wird mittels eines weiteren Zwangsförderers 72, beispielsweise wiederum eine Schecke, in die zur Meßeinrichtung 17 führende Förderleitung 16 gefördert. Der Zwangsförderer 72 wird durch einen Antriebsmotor AM angetrieben. Der Zwangsförderer dient einem kontrolliertem Austrag des homogenisierten Schüttgutteiles aus dem Mischer
70. Hierdurch kann verhindert werden, daß der Mischer 70 leerläuft.In a departure from the example described in FIG. 1, the fine flow divider 14 designed as a screw feeds into a mixer 70 whose agitator is driven by a drive motor m. This exemplary embodiment is particularly suitable for the case in which a very small proportion of bulk goods is to be continuously withdrawn from the storage space 5 over a comparatively long period of time. The mixer room serves as a store in which the material supplied is homogenized. The material homogenized in the mixer space is conveyed into the conveying line 16 leading to the measuring device 17 by means of a further positive conveyor 72, for example, again a check. The positive conveyor 72 is driven by a drive motor AM. The positive conveyor is used for a controlled discharge of the homogenized bulk part from the mixer 70. This can prevent the mixer 70 from running empty.
Bei dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Schüttgut zunächst in die nach dem Bühler-Prinzip arbeitende Durchlaufwaage 75 geleitet. Eine derartige Durchlaufwaage ist beispielsweise in den eingangs genannten EP-Anmeldungen beschrieben.In the exemplary embodiment shown in FIG. 11, the bulk material is first fed into the conveyor scale 75, which works according to the Buhler principle. Such a continuous scale is described, for example, in the EP applications mentioned at the beginning.
Die Durchlaufwaage 75 stützt sich mit ihren Stützen 75 elektronischen Gewichtserfassungselementen ab. Sie ist gegenüber der Zuführ- und der Abführleitung durch Manschetten 80, 81 beweglich angeordnet. über eine den elektronischen Gewichtserfassungsmitteln nachgeschaltete Meßwertverarbeitungs-Schaltung wird die Schiebeeinrichtung 78 so eingestellt, daß sich ein konstantes Niveau der Durchlaufwaage 75 einstellt.The flow scale 75 is supported with its supports 75 electronic weight detection elements. It is arranged to be movable relative to the supply and discharge lines by means of sleeves 80, 81. Via a measurement value processing circuit connected downstream of the electronic weight detection means, the slide device 78 is set in such a way that a constant level of the conveyor scale 75 is set.
Soweit in Fig. 11 gleiche Bezugszeichen wie in den vorangehenden Figuren verwendet wurden, bedeuten sie auch diesselbe funktioneile Einheit. Insoweit kann auf die entsprechenden Ausführungen in den vorangehenden Figuren verwiesen werden.Insofar as the same reference numerals have been used in FIG. 11 as in the preceding figures, they also mean the same functional unit. In this respect, reference can be made to the corresponding explanations in the preceding figures.
Mittels eines der Meßeinrichtung 17 nachgeschalteten Scheckenförderers 76 wird der Austrag aus der Meßeinrichtung 17 und somit die Geschwindigkeit der Meßprobe durch die Meßeinrichtung 17 auf einen konstanten Wert eingestellt und auf diesem gehalten. Das Verhältnis derjenigen Schüttgutmenge, die vom Zwangsförderer 76 abgeführt wird, zu derjenigen Schüttgutmenge, die dem Stauraum 5 zugeführt wird, bestimmt die über dem By-Pass Kanal 6 dem Hauptstrom zugeführte Schüttgutmenge.The discharge from the measuring device 17 and thus the speed of the measuring sample is set by the measuring device 17 to a constant value and held there by means of a screw conveyor 76 connected downstream of the measuring device 17. The ratio of the quantity of bulk material that is discharged from the positive conveyor 76 to the quantity of bulk material that is supplied to the storage space 5 determines the quantity of bulk material that is supplied to the main stream via the bypass channel 6.
Durch dieses Ausführungsbeispiel ist eine gleichzeitige Erfassung des Durchsatzes des Schüttgutstromes 1 und der Kenngrößen dieses Schüttgutstromes möglich geworden. Gleichzeitig
dient die Durchlaufwaage zur Stromteilung nach dem Überlaufprinzip im Bereich des Stromteilers 2. Die Durchlaufwaage nach dem Bühler-Prinzip gewährleistet nämlich, daß sich durch sie ein Maßenstrom - im Gegensatz zum Kernstrom - bewegt. Dies bedeutet, daß die Teilchen des Schüttgutstromes relativ zueinander praktisch keine, zumindest aber eine vernachlässigbare Relativgeschwindigkeit aufweisen. Damit werden die unverwünschten Entmischungseffekte vermieden.This embodiment has made it possible to simultaneously detect the throughput of the bulk material flow 1 and the parameters of this bulk material flow. At the same time The flow scales are used to divide the current according to the overflow principle in the area of the flow divider 2. The flow scales based on the Buhler principle ensure that a mass flow - in contrast to the core flow - moves through them. This means that the particles of the bulk material flow have practically no relative velocity to one another, or at least a negligible relative velocity. This avoids the undesired segregation effects.
Fig. 12 entspricht im Prinzip dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 jedoch für mehliges Gut. Anders als bei Fig. 11 wird in Fig. 12 das mehlige Gut mittels eines Zwangsförderers 90 aus dem Stauraum der Durchlaufwaage 75 herausgefördert. Der Zwangsförderer 90 über einen Balg 92 mit dem Stauraum 5 verbunden. Vom Stauraum 5 führt die Leitung 16 zur Meßeinrichtung 17, aus welcher der Zwangsförderer 76 die Meßprobe wieder in den Hauptstrom befördert.In principle, FIG. 12 corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 11 for floury material. In contrast to FIG. 11, in FIG. 12 the floury material is conveyed out of the storage space of the conveyor scale 75 by means of a positive conveyor 90. The positive conveyor 90 is connected to the storage space 5 via a bellows 92. The line 16 leads from the storage space 5 to the measuring device 17, from which the positive conveyor 76 conveys the measuring sample back into the main stream.
Arbeitet die Durchlaufwaage 75 im Chargenbetrieb, ist vorzugsweise folgende Änderung des in Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispieles vorgesehen. Der Balg 92 entfällt. Statt dessen schließt sich die Meßeinrichtung 17 unmittelbar an den Zwangsförderer 90 an. Die Meßeinrichtung 70 ist dann über einen Balg mit dem Austragungsrohr der Meßeinrichtung verbunden. Letzteres mündet in den Hauptstrom unterhalb der Durchlaufwaage 75.If the continuous scale 75 operates in batch mode, the following change in the exemplary embodiment shown in FIG. 12 is preferably provided. The bellows 92 is omitted. Instead, the measuring device 17 directly adjoins the positive conveyor 90. The measuring device 70 is then connected to the discharge tube of the measuring device via a bellows. The latter opens into the main stream below the flow scale 75.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Prinzip "Probe aus der Probe" gewahrt. Der Meß- bzw. der erste Teilstrom wird hierbei durch das über die Zeit gestaute Schüttgut im geschlossenen Durchlaufwaagebehälter gebildet. Der Zwangsförderer 90 fördert nun einen Teilstrom aus dem gestauten Meßstrom, die Meßprobe in die Meßeinrichtung.
The principle "sample from the sample" is also observed in this exemplary embodiment. The measuring or the first partial flow is formed by the bulk material stowed over time in the closed flow weigher. The forced conveyor 90 now conveys a partial flow from the jammed measuring flow, the measuring sample into the measuring device.
INTERNATIONALE ZUSAMMENARBEIT AUF DEM GEBIET DES PATENTWESENS (PCT) INTERNATIONAL PATENT COOPERATION (PCT)
(51) Internationale Patentklassifikation 4 (11) Internationale Veröffentlichungsnummer: WO 88/ 03 G01N 33/10 ; 1/20 A3 (43) Internationales(51) International Patent Classification 4 (11) International Publication Number: WO 88/03 G01N 33/10; 1/20 A3 (43) International
Veröffentlichungsdatum : 5. Mai 1988 (05.05RELEASE DATE: May 5, 1988 (May 5,
(21) Internationales Aktenzeichen: PCT/EP87/00646 (74) Anwälte: VON SAMSON-HIMMELSTJERNA, F. usw.; Widen ayerstr. 5, D-8000 München 22 (D(21) International file number: PCT / EP87 / 00646 (74) Lawyers: VON SAMSON-HIMMELSTJERNA, F., etc .; Widen ayerstr. 5, D-8000 Munich 22 (D
(22) Internationales Anmeldedatum:(22) International filing date:
30. Oktober 1987 (30.10.87)October 30, 1987 (10/30/87)
(81) Bestim uπgsstaaten: AT (europäisches Patent), BE ropäisches Patent), CH (europäisches Patent),(81) Destination countries: AT (European patent), BE European patent), CH (European patent),
(31) Prioritätsakteπzeichen: 4290/86-3 (europäisches Patent), FR (europäisches Patent), (europäisches Patent), HU, IT (europäisches Pat(31) Priority number: 4290 / 86-3 (European patent), FR (European patent), (European patent), HU, IT (European patent
(32) Prioritätsdatum: 30. Oktober 1986 (30.10.86) JP, KR, LU (europäisches Patent), NL (europäis Patent), SE (europäisches Patent), SU, US.(32) Priority date: October 30, 1986 (October 30, 1986) JP, KR, LU (European patent), NL (European patent), SE (European patent), SU, US.
(33) Prioritätsland: CH(33) Country of priority: CH
VeröffentlichtReleased
(71) Anmelder (für alle Bestimmungsstaaten ausser US): GEMit internationalem Recherchenbericht.(71) Applicant (for all destination countries except US): GEM with international search report.
BRÜDER BÜHLER AG [CH/CH]; CH-9240 Uzwü Vor Ablauf derßr Änderungen der Ansprüche zugela (CH). Frist. Veröffentlichung wird wiederholt falls Änderun eintreffen.BRÜDER BÜHLER AG [CH / CH]; CH-9240 Uzwü Prior to the expiry of the changes to the claims (CH). Deadline. Publication will be repeated if changes occur.
(72) Erfinder ;und(72) inventor; and
(75) Erfinder/Anmelder (nur für US) : BRUNNSCHWEI- LER, Daniel [CH/CH]; Lindengarten 1, CH-9242 (88) Veröffentlichungsdatum des internationalen Recherchen Oberuzwil (CH). KUMMER, Emanuel [CH/CH]; richfc-' 28. Juli 1988 (28.07. Neueggstrasse 8, CH-9212 Arnegg (CH). BISCHOFF, Bruno [CH/CH]; Sturzeneggerstrasse 19, CH-9015 St. Gallen (CH). OETIKER, Hans [CH/CH]; Salisstrasse 4, CH-9000 St. Gallen (CH).(75) Inventor / applicant (only for US): BRUNNSCHWEI- LER, Daniel [CH / CH]; Lindengarten 1, CH-9242 (88) Date of publication of the international research Oberuzwil (CH). KUMMER, Emanuel [CH / CH]; richfc- ' July 28, 1988 (July 28, Neueggstrasse 8, CH-9212 Arnegg (CH). BISCHOFF, Bruno [CH / CH]; Sturzeneggerstrasse 19, CH-9015 St. Gallen (CH). OETIKER, Hans [CH / CH ]; Salisstrasse 4, CH-9000 St. Gallen (CH).
(54) Title: PROCESS AND DEVICE FOR COLLECTING MEASUREMENT SAMPLES FROM A FLOW OF BU MATERIALS(54) Title: PROCESS AND DEVICE FOR COLLECTING MEASUREMENT SAMPLES FROM A FLOW OF BU MATERIALS
(54) Bezeichnung: VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BILDUNG VON MESSPROBEN AUS EIN SCHÜTTGUTSTROM(54) Designation: METHOD AND DEVICE FOR FORMING MEASURING SAMPLES FROM A BULK FLOW
(57) Abstract(57) Abstract
A process and device for collecting measurement samples from a flow of bulk materials, in particular foodstuffs and feedstocks, in order to determine one or several characteristic values of the material, such as protein content, moisture, colour, ashes, granulation, etc. At least one first partial flow is derived from the flow of bulk materials and at least this partial flow is reunited with the flow of bulk materials, the first partial flow or a further partial flow derived from the first is at least temporarily dammed, a small percentage of the dammed partial flow is at least in part continuously extracted as measurement sample and this measurement sample is then conveyed through a measuring device, preferably by NMR or NIR, to determine the characteristic values of the material.A process and device for collecting measurement samples from a flow of bulk materials, in particular foodstuffs and feedstocks, in order to determine one or several characteristic values of the material, such as protein content, moisture, color, ashes, granulation, etc. At least one first partial flow is derived from the flow of bulk materials and at least this partial flow is reunited with the flow of bulk materials, the first partial flow or a further partial flow derived from the first is at least temporarily dammed, a small percentage of the dammed partial flow is at least in part continuously extracted as measurement sample and this measurement sample is then conveyed through a measuring device, preferably by NMR or NIR, to determine the characteristic values of the material.
(57) Zusammenfassung(57) Summary
Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Meßproben aus einem Schüttgutstrom, insbesondere von Nahrung- und Futtermitteln, zwecks Bestimmung eines/oder mehrerer Materialkenngrößen, wie Proteingehalt, Feuchtigkeit, Farbe, Asche, Granulation etc., wobei aus dem Schüttgutstrom wenigstens ein erster Teilstrom abgeleitet und wenigstens dieser Teilstrom wieder mit dem Schüttgutstrom vereinigt wird, der erste Teilstrom oder ein aus ihm abgeleiteter weiterer Teilstrom zumindest zeitweise rückgestaut, vom rückgestauten Teilstrom zumindest teilweise kontinuierlich ein kleiner Prozentsatz als Meßprobe entnommen und diese Meßprobe dann zur Bestimmung der Materialkenngrößen durch eine Meßeinrichtung, vorzugweise für NMR oder NIR geführt wird.
Method and device for forming measurement samples from a bulk material flow, in particular from food and feed, for the purpose of determining one or more material parameters such as protein content, moisture, color, ash, granulation etc., at least one first partial flow being derived from the bulk material flow and at least this partial flow is reunited with the bulk material flow, the first partial flow or a further partial flow derived from it is backed up at least temporarily, a small percentage of the backed up partial flow is at least partially continuously taken as a measurement sample and this measurement sample is then used to determine the material parameters by a measuring device, preferably for NMR or NIR is performed.
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BR Brasilien KP Demokratische Volksrepublik Korea SE SchwedenBR Brazil KP Democratic People's Republic of Korea SE Sweden
CF Zentrale Afrikanische Republik KR Republik Korea SN SenegalCF Central African Republic KR Republic of Korea SN Senegal
CG Kongo u Liechtenstein SU Soviet UnionCG Congo u Liechtenstein SU Soviet Union
CH Schweiz LK Sri Lanka TD TschadCH Switzerland LK Sri Lanka TD Chad
CM Kamerun LU Luxemburg TG TogoCM Cameroon LU Luxembourg TG Togo
DE Deutschland, Bundesrepublik MC Monaco US Vereinigte Staaten von AmerikaDE Germany, Federal Republic of MC Monaco US United States
DK Dänemark MG Madagaskar π Finnland ML Mali
DK Denmark MG Madagascar π Finland ML Mali