用於監測限制導管內停留時間的方法
2023-05-14 14:28:26 3
專利名稱：用於監測限制導管內停留時間的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於監測限制導管內停留時間的方法，其中在限制導管的開始出現第一測量記錄，並且在限制導管的末端出現第二測量記錄。
背景技術：
在可泵送流體食物產品的熱處理中，產品加熱到預定溫度。該溫度取決於所打算進行加工的類型，例如巴氏滅菌法或消毒。當產品達到所需溫度，產品保持在此溫度下長達給定的預定時間間隔。對於不同產品來說，通過將溫度和停留時間相結合，將獲得具有不同保質時間的產品，例如可以在室溫下運輸的消毒產品，以及例如在未間斷的冷藏鏈中運輸的產品。
熱處理可以直接或間接地實現。在間接熱處理中，加熱以熱交換器的某些形式出現，例如板式熱交換器或管式熱交換器。在直接方法中，蒸氣直接供應到產品。直接方法的實例是注射加熱和灌注加熱。
為了能夠保持在給定預定時間間隔內作為熱處理的結果而獲得產品的溫度，使用與熱處理設備直接相關放置的保持管。保持管通常設計成管道迴路，或者直管長度，或者兩者結合。管道或管道迴路的長度與給定產品在給定計算能力下在保持管內停留的時間相對應。重要的是停留時間必須準確，這是由於過短的停留時間不能給出所需的產品處理，結果是所獲得的產品不具有所需的保質時間，並且很快變得完全不利於健康。過長的停留時間可破壞產品，由於過多的熱衝擊，使得味道、香味或營養成分發生變化。
通常，在保持管內設置溫度指示器，該指示器放置在保持管之前和之後，放置在保持管之前的溫度指示器包括在用於熱處理設備的調節器迴路的控制器中。放置在保持管之後的溫度指示器用來監測產品是否在保持管內處於正確的溫度下。另一方面，現在很少具有監測所需停留時間的可靠方法。
包括傳導方法和乾躁方法的傳統方法不能在生產過程中採用。產品必須接著通過水來代替，並且將鹽或色劑分別添加到水中。隨後，測量鹽溶液或著色水通過保持管的時間。鹽水通過傳導測量來記錄，並且著色水通過觀察來記錄。兩種方法具有多種缺陷，誤差的來源是明顯的。
專利說明書WO01/98738披露一種通過在產品中引起溫度變化來監測限制管長度內的停留時間的方法。該溫度變化通過保持管之前的一個溫度計以及保持管之後的一個溫度計來記錄。這些記錄之間流逝的時間構成停留時間。這種方法固有的缺陷在於它需要形成中斷，中斷足夠大，以便能夠在單個測量中進行測量。中斷過程中總是存在危險，並且需要大量知識以便能夠可靠地實現中斷。
發明內容
本發明的目的在於實現一種監測和測量停留時間的方法，其中使用產品內自然溫度變化，使其不需要中斷和間斷該過程。
本發明的另一目的在於該方法可連續或中斷使用，從而與現有技術相比，更加可靠地監測停留時間。
這些和其它目的按照本發明來獲得，其中通過引言描述的方法具有的特徵在於第一測量記錄x測量化學或物理量值並且第二測量記錄y測量相同的化學或物理量值，並且確定x和y之間的最佳共變，並且最佳共變下的時滯τ給出停留時間。
在所附從屬權利要求中給出本發明的優選實施例另外的特徵。
下面將更加詳細地描述本發明的一個優選實施例。附圖中圖1表示保持管以及實施該方法的設備；圖2是x和y的連續測量記錄的圖表；圖3是表示一系列測量值的相關計算的圖表；圖4A是表示理想條件下測量的圖表；圖4B是表示具有離散的測量的圖表；以及圖4C是表示採用過濾器測量的圖表。
具體實施例方式
本發明的方法用來監測限制導管內的停留時間。限制導管包括所謂的保持管1，如圖1所示，即限制管長度或管道迴路，其中已經熱處理的產品在給定預定時間間隔內停留。保持管1通常放置成與熱處理設備緊密相關，該設備可以是熱交換器，或者是注射器或灌注器(未示出)。
在限制導管、保持管1的開始處布置第一溫度計2，例如熱電偶或電阻器或者其它形式的傳感器，該器件顯示足夠快速的記錄。在保持管1的末端處布置第二溫度計3，例如熱電偶或電阻器或者其它形式的傳感器，該器件顯示足夠快速的記錄。兩個溫度計2、3應該是相同的類型，並且具有相同的性能。
如果需要連續監測停留時間，可以採用通常通常設置在保持管1的開始和末端上的固定溫度計2、3。這些溫度計2、3通常用來監測溫度是否到達預定程度。如果需要臨時監測停留時間，可以使用輔助溫度計2、3，以便在需要時中斷該過程。
溫度計2、3適當地布置成，使其測量管道中間的溫度，以便獲得最大程度的準確性。溫度測量值在計算機控制過程監測裝置中記錄並處理。如果監測設備沒有足夠的能力，需要通過計算機來彌補。如圖1所示，測量值輸入到所謂的記錄器4中。記錄器4以某種預先選擇的間隔記錄來自兩個溫度計2、3的測量值並將其存儲。測量值接著用來在計算機7內的計算單元5中計算。作為選擇，記錄器4可構成計算機7的一部分。
除了溫度之外，也可以測量例如傳導性的其它物理或化學量值。但是，最為常見的過程是溫度測量。
在已經熱處理並隨後通過保持管1的產品中，如同自然噪音那樣，具有微小的自然溫度變化或改變。如果第一測量記錄測量物理或化學量值x，第二測量記錄測量相同的物理或化學量值y。圖2是表示連續測量記錄x和y的圖表。圖表的垂直軸線表示測量結果，並且水平軸線表示時間。
在優選實施例中，第一測量記錄包括第一溫度計2，並且第二測量記錄包括第二溫度計3。進行測量的物理和化學單位是溫度。圖表表示溫度如何非常自然地隨著時間進行微小變化。自然地，在產品中會出現中斷，但是有利的是可以避免中斷該過程。
兩個曲線x和y相互偏離。通過計算兩個曲線的最佳共變，將獲得兩個曲線之間的時滯，直接給出限制導管內的停留時間。共變可以描述成構成測量中變化之間的關係。相對於時滯計算X和y之間的關係，並且找出其中關係最為緊密的最佳共變。在計算機7的計算器單元5中進行共變計算。
最佳共變可以通過兩種方式計算。在優選實施例中，x和y的相關計算ρ按照以下公式進行ρx，y＝cov(x，y)/δxδy，其中cov是足夠數量的變量x和y的測量系列的共變函數，變量x和y也就是優選實施例中的溫度，各自對於x和y來說δ是標準的偏差。
例如圖3所示的相關函數是表示作為時滯τ的函數的相關函數p的曲線。相關函數按照公式ρ(τ)＝cov(x，y(τ)/δxδy來計算，其中y(τ)是相對於x來說隨著時滯τ的y的測量系列。圖表的垂直軸線表示相關函數ρ，並且水平軸線表示單位為秒的時滯τ。在圖表中，可以看出最大值接近1的相關函數。可用來最好地監測停留時間的這些最大值靠近1。圖表的最大值出現在20秒的時滯τ處。因此進行測量和計算的產品停留時間是20秒。
在優選實施例中，因此獲得限制導管中的停留時間，該時間等於時滯τ，使得相關函數ρ(τ)最大。
通過最小平方根的方法可另外計算最佳共變，以便找出x和y之間的最小偏差。這種計算按照公式k(τ)＝∑(x(t)-y(t+τ))2/δxδy，其中k是作為時滯τ函數的最小平方根，δ是x和y的標準偏差。在可選擇實施例中，因此獲得限制導管中的停留時間，該時間等於時滯τ，使得最小平方根k(τ)最小。
以上方法可用來連續測量和計算，並且如果沒有獲得所需的停留時間，過程控制設備可以發出報警。所述方法還可用來在進行溫度測量值x和y的有限測量系列的設施中進行質量控制，以便確保所需的停留時間。
為了進一步改善測量方法，並且通過這種方式獲得更加準確的測量值，可以對於所進行測量的產品中出現的離散進行補償。離散所造成的是由於不同類型的紊流、流動形式和擴散，例如溫度的自然偏差尋求某種平衡。圖4A-4C表示x和y的不同測量，其中在這些圖表中所說是溫度。也可以測量其它物理或化學量值。
在圖4A中，在理想條件下測量x和y，並且沒有離散出現。因此，距離L表示停留時間。在圖4B中，在自然條件下測量x和y，即出現離散並且y曲線具有更加延長的形式。由於最佳共變將是平均值，距離M構成所計算的停留時間。距離L構成在保持管內停留長達最短時間的產品那些部分的停留時間。因此，L是所需的停留時間。
通過過濾測量，並且由此重新形成自然中斷而沒有離散，按照圖4C獲得一種圖表。距離L表示正確的停留時間，而距離N構成所計算的平均停留時間。由於與M相比，N更加靠近理想值L，與沒有過濾而得到的情況相比，通過過濾可以獲得更加準確的停留時間值。通過過濾，x由y的測量重新構成，並且不考慮離散。可接著計算平均停留時間(等於測量容積/容積流量)。L和N之間的差別(即通過y如何更好地重新構成x)取決於過濾器如何準確，過濾越好，差別越小。計算機7中的過濾單元6表示在圖1中，並且來自第一溫度計2的測量值x直接輸入計算單元5，並且來自第二溫度計3的測量值y通過過濾單元6。
從以上說明可以明白，本發明實現了監測限制導管內停留時間的方法，其中可以連續或間斷監測。該方法可以在產品上實施，與現有技術相比，給出更加可靠的結果。本發明的方法採用產品中例如溫度的現有變量，為此不需要形成中斷，從而提供更加可靠的方法。
權利要求
1.一種用於監測限制導管內停留時間的方法，其中第一測量記錄出現在限制導管的開始處，並且第二測量記錄出現在限制導管的末端，其特徵在於，第一測量記錄x測量化學或物理量值，並且第二測量記錄y測量相同的化學或物理量值，並且找出x和y之間的最佳共變，最佳共變處的時滯τ給出停留時間。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，化學或物理量值是溫度。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，化學或物理量值是傳導性。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，最佳共變是時滯τ處最大的相關函數ρ。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，最佳共變是時滯τ處最小的最小平方根k。
6.如權利要求1-5任一項所述的方法，其特徵在於，對於y的測量記錄進行過濾。
7.如權利要求1-6任一項所述的方法，其特徵在於，限制導管包括保持管(1)，並且第一測量記錄x通過第一溫度計(2)進行，並且第二溫度測量記錄y通過第二溫度計(3)進行。
全文摘要
本發明涉及一種監測例如熱處理工廠內的保持管的限制導管內的停留時間的方法。例如溫度的化學或物理量值的第一測量測量記錄x出現在限制導管的開始處。例如溫度的相同化學或物理量值的第二測量測量記錄y出現在限制導管的末端處。x和y測量需要控制停留時間的產品中的自然溫度變化。停留時間通過x和y之間最佳共變處的時滯τ來確定。通過過濾y的測量記錄，可以改善測量方法並且對於產品中的離散來說進行補償。
文檔編號G01M99/00GK1771427SQ200380110292
公開日2006年5月10日 申請日期2003年12月22日 優先權日2003年4月30日
發明者T·斯科倫德 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務有限公司