[发明专利]散装食品的近红外在线测量方法与设备

说明书

本发明涉及到一种散装材料的内含物质，特别是散装食品的近红外在线测量方法。

为此存在着各种不同的测量方法，例如NMR测量技术，微波法或电容法。实际上很难找到一种通用的方法，一些方法只能测量一种单一的内含物质。

众所周知产品湿度的微波测量方法适用于整个谷粒的情况。在谷物的加工过程中电容测量法是很通用的方法，例如在专利文献DOS3024794中所描述的那样。整个谷粒含水量的确定以及网路水量调整到某一含水量的情况下用这种解决方法可以很准确地进行。

电容测量是通过一个平板电容器，即通过一个大平面元件来实现的。测量样品在电容器平板附近移动，这对于在线测量，也就是说对于在生产线上的测量是很理想的。通过相应构成的测量段而得到测量样品的平均值。

对于面粉或粗粉湿度的近红外在线测量来说样品本身要进行相反的处理工作。

近红外测量不仅需要一个光源，而且还需要一套光学系统以实现逐点测量。大家知道，对于光学系统来说每一个运动，无论是光学系统还是测量样品，都会产生特殊的问题并且造成表面状况不清晰。

进行近红外测量的产品样品不仅处于恒定的条件下，例如一定的压力与密度，而且在实际测量中像实验室测量一样是处于静止的状态情况下，这些问题可以有效地得到解决。申请人相当成功地介绍了一种实际的测量设备(见EPPS Nr.179108)。这种设备的不足之处是整粒测量，例如整个谷粒蛋白质含量测量无法实现。在实践中存在着一种不尽如人意的情况：

整个谷粒的含水量采用电容测量技术或微波测量技术而得到，

面粉的蛋白质含量用所述的近红外方法进行测量，

整个谷粒的蛋白质含量必须在实验室中确定。

此外，到目前为止有许多用于磨坊中间产品的在线专用测量仪器，例如用于产品颜色测量的仪器。在任何情况下可以用一种校准样品进行标定以排除所有的干扰参数。

在生产部门，例如在磨坊中一些实际存在的情况作为特别的干扰在起着作用，诸如采用了从γ射线到微波之间3至5个基本不同的波长范围，并且测量结果很难进行比较，尽管最初是整粒产品而不是粗粉或面粉，而这种情况基本上是相同的。

本发明的任务是至少要基本上克服所提到的这些缺点并且使测量样品不用从生产过程中擞出而实际在线测量。

本发明提出的解决方法其特征是：

-产品作为高密度产品流在一个近红外测量值采集器前通过。

-在这种解决方法中，所采集的由大量的在时间上邻接的单个测量而构成的反射光的波长范围是一个连动样品区的全谱，测量时间在100微秒以下，最好是小于50微秒的谱。

-内含物质可以通过重要测量值的统计平均值而得到，并且以校正值为基础而计算出来。

由于本发明完全不受传统的实验室思考方式的约束，如样品的制备，样品的处于静止状态，在案些情况下同一样品多个测量值的取样并取其平均值，因而使人感到惊奇的是已经采用实验设备得到了高精度的测量值。这里仅仅需要一种有一定密度并且是均匀的样品流，因而要求有一种可以再现的样品表面性能。对于样品本身来说，要求它与测量值采集器相对运动，最好是随生产线向前运动。可以在不断变更样品材料的情况下进行大量的单一测量，因而有意识地得到各种不同的测量结果。

重要的是，多数的单一测量其测量时间小于50毫秒，这样，一种内含物质或者可能存在的更多的内含物质，可以根据所选的波长范围通过统计平均值计算出来。

这样通过时间和不同的样品区域得到双重的平均值。尽管产品是运动的，而且照射时间很短，比起目前所采用的方法还是可以得到质量更好一些的测量值。

特别使人感到惊奇的是在整粒测量时也可以得到与内含物质有关的高精度测量值。这样就第一次有可能采用同一系统而在线地测得各种不同类型的内含物质像水、蛋白质、灰份以及产品的颜色，这种方法不仅适用于粉状产品而且也适用于颗粒状产品。这样就可以在磨坊中从整个谷粒的储藏，经过中闻产品直到成品采用相同的测量原理而对其内含物质进行测量，这样很容易地立即能得到比较值。这样就极大的简化了磨坊管理，而且与技术现状相比可以更多地采用有关的自动化方法进行生产。

新的发明具有许多其他非常有利的安排。

产品在近红外测量值采集器前的运动一直连续进行并保持恒定是非常有利的。有单一产品类型的情况下建议单一测量的时间及产品运动速度应当相互调整使得产品(在谷粒的情况下指一个单个颗粒)在单一测量的时间内其自身移动最好小于谷粒长度的1/10。