SE468334B - Saett och anordning foer infraroedanalys, speciellt avseende livsmedel - Google Patents

Description

30 35 G3 (>J (_,r~_| ß. 2 tunna lager av säd, där tjockleken inte överstiger 25 ä 30 m. Det har också visat sig vara svårt att utföra analys på prov som rör sig relativt analysutrustningen, d.v.s. att mäta på kontinuerliga flöden av säd. En annan nackdel är att eventuella olikheter mellan flera använda ljuskällor påverkar mätresultatet ofördelaktigt.

Syftet med uppfinningen är att möjliggöra analys av omalda produkter, t.ex. spannmål, på ett enklare, bättre och snab- bare sätt än tidigare.

Detta syfte uppnås vid ett sätt enligt uppfinningen därigenom att detektering sker av reflekterat ljus från ett prov av omald spannmål, att ljusvåglängder inom intervallet 1050- 1400 nm används, och att ett analysvärde alstras såsom ett medelvärde av mätresultat erhållna vid mätningar mot åt- minstone 30 olika provkonfigurationer.

Enligt uppfinningen är det fördelaktigt att mätningarna utföres inom 10 s. Analysen kan således med fördel utföras medan provet är i rörelse relativt analysutrustningen. Det är speciellt lämpligt att för ljusdetekteringen använda en detektor av blysulfidtyp.

En infrarödanalysator av den typ som uppfinningen avser och som är avsedd för bestämning av relativa mängder av bestämda ämnen i ett prov, speciellt ett livsmedelsprov, är så utförd att det mellan en ljuskälla och en provbehållare finns anord- nat en filteranordning från vilken endast infrarött ljus av en bestämd våglängd åt gången kan nå provet, och varvid det finns en fotocellanordning för detektering av ljus från provet. Denna infrarödanalysator är enligt uppfinningen så utförd att fotocellanordningen på i och för sig känt sätt är anordnad mellan filteranordningen och provet, för detektering av reflekterat ljus från provet, varvid i filteranordningen ingår en kontinuerligt roterbar skiva som är försedd med ett antal olika filter för att släppa igenom ljus i intervallet 10 15 20 25 30 35 468 554 3 1050-1400 nm, varvid i fotocellanordningen ingår minst en detektor av blysulfidtyp, och varvid analysatorn är anordnad att registrera mätvärden under pågående rotation för filter- skivan.

Genom uppfinningen har det visat sig vara möjligt att med användning av något annorlunda våglängder än vad som tidigare har kunnat användas för reflexionsanalys av mjöl kunna utföra analys av omald spannmål. Möjligheter har härigenom öppnats att snabbt och enkelt kvalitetssortera spannmål på ett sätt som tidigare inte varit möjligt redan vid mottagande av spannmålsleveranser.

Uppfinningen förklaras i det följande närmare med hjälp av ett på bifogade ritning schematiskt visat utföringsexempel på en infrarödanalysator enligt uppfinningen.

En på ritningen visad infrarödanalysator 1 enligt uppfin- ningen har en-ljuskälla 2, som via ett optiskt system 3 avger ljus mot ett filter 4 i en med ett antal monokromatiska filter försedd filterskiva 5. Denna filterskiva är roterbar så att ett filter åt gången kan utsättas för ljus. Genom att filtren är avpassade att släppa igenom olika, bestämda våg- längder kan, beroende på använt filter, ljus med olika våg- längder riktas mot ett fönster 6, bakom vilket ett prov 7 av omald spannmål befinner sig och eventuellt är i rörelse, lämpligen i vertikal led.

Reflekterat ljus från provet 7 når en ljusdetektor 8, som är belägen relativt nära fönstret 6 men vid sidan om det mot fönstret 6 vinkelrätt infallande strålknippet 9. Denna ljus- detektor 8 är av PbS-typ och är med fördel så placerad att den träffas av strålar som reflekteras i en vinkel a från det infallande strålknippet 9. Denna vinkel a kan med fördel uppgå till cirka 450. Eventuellt kan det finnas flera, runt strålknippet 9 fördelade ljusdetektorer 8. 41*- (3 10 15 20 25 30 35 Ü I) (N (Al _; Tas 4 Filterskivan 5 är kontinuerligt roterbar medelst en motor 10 och har filtren 4 placerade på ett sådant inbördes avstånd i omkretsled att endast ett filter åt gången kan utsättas för ljus. Avståndet mellan närbelägna filter bör härvid lämpligen uppgå till minst en filterdiameter. Radiellt utanför filtren 4 är filterskivan 5 runtom försedd med ett antal likformigt fördelade öppningar 11. Under filterskivans rotation passerar dessa öppningar 11, som lämpligen har formen av radiellt sig sträckande slitsar, en i analysatorn 1 fast monterad lägesgi- vare l2, varigenom avkänning av filterskivans aktuella rota- tionsläge är möjlig. Lägesgivaren 12 utgörs av en läsgaffel av den typ där en ljuskälla och en ljusdetektor befinner sig på var sin sida om filterskivan 5 och således kan indikera varje öppning ll som passerar. Genom att registrera signalen från ljusdetektorn 8 i bestämda vridningslägen för filterski- van 5, bestämda med hjälp av lägesgivaren 12, blir det, med ett tillräckligt antal öppningar ll, möjligt att under ett rotationsvarv för filterskivan registrera åtminstone ett signalvärde från ljusdetektorn 8 för varje filter 4. Istället för mot provet 7 kan ljus på välkänt sätt bringas att vid valda tillfällen reflekteras mot en referensyta 13, som kan svängas in i strålknippet 9 då ett lämpligt filter belyses.

Det har visat sig att vid mätning av reflekterat ljus från ett prov bestående av hela vetekorn erhålls en mindre god reproducerbarhet mellan enskilda prov, beroende på hur vete- kornen råkar vara orienterade i varje enskilt prov. Genom att emellertid göra mätningar på många prov, d.v.s. på många olika konfigurationer av vetekorn, och genom att bilda medel- värden av dessa många mätningar har det visat sig vara möj- ligt att uppnå en god analysnoggrannhet, med en standard- avvikelse inom 0,1-0,2 %.

I syfte att minska de rent elektroniska mätfelen har det visat sig vara lämpligt att för varje provkonfiguration alstra mätresultaten för de olika filtren såsom medelvärdet av flera enskilda mätningar, d.v.s. utföra mätning under 10 15 20 25 30 35 468 354 5 flera varv för filterskivan 5. Det kan t.ex. vara fråga om två, fyra, sex eller fler varv per konfiguration. Genom att låta filterskivan 5 rotera snabbt, t.ex. med ett varvtal uppgående till 25 rps möjliggörs således åtminstone 25 mät- ningar per sekund för varje filter. Om antalet öppningar 11 är stort i förhållande till antalet filter 4 inses att för varje filter möjliggörs ett flertal mätpunkter, represente- rande olika mätställen på varje filter. Det blir härigenom möjligt att göra medelvärdesbildning avseende varje specifikt mätställe på varje filter, varigenom inverkan av variationer i de olika filtrens lokala transmission kan reduceras.

Den ovan angivna stora mätsnabbheten gör det möjligt att hinna utföra tillräckligt många mätningar även på prov som förflyttas relativt fönstret 6, givetvis under förutsättning att förflyttningen inte är alltför snabb.

Det har enligt uppfinningen visat sig vara möjligt att med en ljusdetektor 8 av PbS-typ kunna genomföra analys av omald spannmål genom att utnyttja absorptionsband inom våglängds- intervallet 1050-1400 nm. En speciellt fördelaktig våglängds- kombination har visat sig vara 1128, 1138, 1154, 1188, 1200 och 1212 nm. Denna kombination har visat sig möjliggöra analys av halten protein, vatten, stärkelse och fett i hel- korn av vete. Utöver de nämnda våglängderna kan med fördel även våglängderna 1218, 1254 och 1320 nm användas för att förfina analysen.

Såsom nämnts utföres enligt uppfinningen för varje filter ett flertal mätningar mot en referens och mot olika prov. Efter omvandling av de uppmätta signalamplituderna från analog till digital form i en A/D-omvandlare bildas dels medelvärdet Rm av referenssignalamplituderna och dels medelvärdet Pm av provsignalamplituderna. Därefter beräknas logaritmen för kvoten Rm/Pm för filtret i fråga, d.v.s. för kvoten (Rm/Pm där index i anger vilket filter som avses. Detta sker i en H till ljusdetektorn 8 och lägesgivaren 12 ansluten processor. 10 15 20 25 30 35 __; Ö\ CD CN CN me Det har visat sig att avvikelsen mellan olika prover blir relativt stor då partikelstorleken i provet överstiger cirka 1 m, och dessutom ökar med ökande partikelstorlek, beroende bl.a. på att det då finns relativt mycket luft mellan partik- larna (sädeskornen). För att förbättra reproducerbarheten mellan olika delprover med stora partiklar föreslås en kor- rigering av mätvärdet enligt följande: l0q(Rm/Pm)i - 1og(R/P)R ef.1 log(R/P) log (Rm/Pm)i = - 1og(R/P) Ref.1 Ref.2 Här representerar Ref 1 ett första referensfilter med en låg våglängd, och Ref 2 ett andra referensfilter med en högre våglängd. Dessa båda våglängder är så valda att de inte ger någon absorption för de beståndsdelar man vill mäta på. Den första, låga referensvåglängden kan t.ex. vid ett absorp- tionsintervall 1100-1250 nm vara 1077 nm medan den andra, högre referensvåglängden kan vara 1380 nm. Normalt är värdet (R/P)Ref 1 betydligt mindre än motsvarande värde (R/P)Ref 2, vilket leder till att formeln vid låga värden på (Dm/Pm)¿ komer att ge ett värde nära noll, men för höga värden på' (km/Pm)i ett värde nära 1. Denna korrigering medför att man för stora partiklar får en enhetlig skala där värdekurvan går igenom dels origo och dels värdet ett. Vid finmalda prover föreligger inte sama behov av korrigering.

Andelen protein i säd kan bestämmas genom en formel av typen ko + k1 log(Rm/Pm)1 + k2 log(Rm/Pm)2 + .... + kilog(R /P )- mml där i är antalet filter och där ko ... ki är konstanter, som bestäms enligt minsta kvadratmetoden. För stora partiklar korrigeras de ingående termerna enligt ovan, d.v.s. log- värdena byts ut mot log'-värden. *s 10 468 354 7 Infrarödanalysatorn 1 enligt uppfinningen är naturligtvis på ett ej visat sätt innesluten i ett hölje så att störande ljus inte kan påverka mätningarna. Principen för en reflexionsana- lysator finns närmare redovisad i bl.a. US-A-4 479 055 och är välkänd bland fackmän inom området.

Antalet filter 4 i filterskivan 5, liksom våglängdsområdena för filtren kan naturligtvis varieras efter behov, beroende på den sorts spannmål eller annan omald produkt som man önskar analysera.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 534 8 Patentkrav

1. Sätt för analys av ett prov (7), speciellt ett livsmedels- prov, varvid bestämda våglängder av infrarött ljus riktas mot provet och efter passage av detta detekteras medelst en fotocellanordning (8) för att bestämma relativa mängden av bestämda ämnen i provet, k ä n n e t e c k n a t av att detektering sker av reflekterat ljus från ett prov av omald spannmål, att ljusvåglängder inom intervallet 1050-1400 nm används, och att ett analysvärde alstras såsom ett medelvärde av mätresultat erhållna vid mätningar mot åtminstone 30 olika provkonfigurationer.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att mätningarna utföres inom 10 sekunder.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att analysen utföres medan provet är i rörelse relativt analysutrustningen.

4. Sätt enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att_för ljusdetektering används en detektor av blysulfid- typ.

5. Sätt enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att förutbestämda våglängder på 1128, 1138, 1154, 1188, 1200 och 1212 nm används vid analys av vete.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att även våglängderna 1218, 1254 och 1320 nm används vid analys av vete.

7. Infrarödanalysator för bestämning av relativa mängder av bestämda ämnen i ett prov, speciellt ett livsmedelsprov (7), varvid det mellan en ljuskälla (2) och en provbehållare (6) finns anordnat en filteranordning (5) från vilken endast infrarött ljus av en bestämd våglängd åt gången kan nå provet 10 15 20 25 468 534 9 (7), och varvid det finns en fotocellanordning (8) för detek- tering av ljus från provet, k ä n n e t e c k n a d av att fotocellanordningen (8) på i och för sig känt sätt är anord- nad mellan filteranordningen (5) och provet (7), för detek- tering av reflekterat ljus från provet, att i filteranord- ningen (5) ingår en kontinuerligt roterbar skiva som är försedd med ett antal olika filter (4) för att släppa igenom ljus i intervallet 1050-1400 nm, att i fotocellanordningen (8) ingår minst en detektor av blysulfidtyp, och att analysa- torn är anordnad att registrera mätvärden under pågående rotation för filterskivan (5).

8. Infrarödanalysator enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d av att filteranordningen (5) är försedd med separata filter (4) för åtminstone 1128, 1138, 1154, 1188, 1200 och 1212 nm.

9. Infrarödanalysator enligt krav 8, k ä n n e t e c k - n a d av att i filteranordninen (5) ingår även filter (4) för 1218, 1254 och 1320 nm.

10. Infrarödanalysator enligt något av kraven 7-9, k ä n - n e t e c k n a d av att det finns ett vertikalt anordnat fönster (6), bakom vilket provet (7) är avsett att kunna förflyttas vertikalt under analys.