(57)【要約】  本発明は、粒度分布を測定するための、特に穀物、穀物製粉製品、穀物製品等の粒状物の広範囲の粒度分布を光学式に測定するための方法で、等級的に広範囲の粒度分布の測定を可能する方法に関する。この課題を解決するために、個別化された粒子の試料が、１つの装置で少なくとも２つの測定方法によって光学式に検出され、この際に有利には、粒子の輪郭が同時に検出され、レーザ回析が行われる。
2013511031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子の粒度分布を決定するための方法であって、次のステップ、すなわち、
ａ）粒子を含有する製品流を製造法により製造するか、又は製造法により製造された、粒子を含有する製品流を提供し、前記製造法を、粉砕法、洗浄法、個別化法、混合法及び凝集法又はこれらの方法の任意の組み合わせより成るグループから選択し、
ｂ）粒子の少なくとも一部分を検出することによって測定データを生ぜしめ、該測定データを、少なくとも２つの異なる光学式の測定法により粒子の部分を光学式に検出することによって生ぜしめ、
ｃ）粒子の部分の少なくとも１つの特性を、前記ステップｂ）において光学式に検出した測定データを用いて決定し、少なくとも１つの特性を前記粒子の部分の粒度分布とする、
ステップを有する方法において、
少なくとも１つの光学式の測定法が、粒子の部分の回析サンプルの検出を含んでいることを特徴とする、粒子の粒度分布を決定するための方法。
【請求項２】
前記ステップａ）において製造又は提供された製品流から、粒子を含有する試料を抜き取り、前記ステップｂ）において試料内の粒子を光学式に検出する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップｂ）における少なくとも１つの測定法が、粒子の投影面積の検出を含んでいる、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｃ）において決定された特性が、粒子の部分の形状、形状ファクター、色、色成分及び／又は速度を含んでいる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記製造法が、粉砕法、特に製粉法である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
製造法の少なくとも１つのプロセスパラメータを、前記ステップｃ）において決定された特性を用いて、特に粒子の部分の粒度分布を用いて開ループ制御かつ／または閉ループ制御する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
粒子の粒度分布を決定するための、特に請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置であって、
粒子を含有する製品流を製造法により製造するための製造装置、及び／又は製造法により製造された、粒子を含有する製品流を提供するための提供装置を有していて、前記製造法が、粉砕法、洗浄法、個別化法、混合法及び凝集法より成るグループから選択されており、
粒子の少なくとも一部分を検出するための少なくとも２つの測定装置を有していて、前記少なくとも２つの測定装置が、粒子の部分を光学式に検出するための２つの異なる光学式の測定装置（６，７）として構成されており、
前記光学式の測定装置によって測定された測定データを用いて粒子の部分の少なくとも１つの特性を算出するためのコンピュータユニットを有しており、少なくとも１つの特性が粒子の部分の粒度分布である、
形式のものにおいて、
少なくとも１つの光学式の測定装置（６）が、粒子の回析サンプルを検出するために構成されていることを特徴とする、粒子の粒度分布を決定するための装置。
【請求項８】
前記装置が、製品流から試料を抜き取るための抜き取り手段と、試料を測定範囲に搬送するための搬送手段とを有しており、前記測定装置は、試料が測定装置によって測定範囲内において光学式に検出可能であるように、構成及び配置されている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１つの光学式の測定装置（７）が、粒子の投影面積を検出するために構成されている、請求項７又は８記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの測定装置が、誘導式センサ、容量式センサ、超音波センサ、近赤外線センサ及び／又はカラーセンサとして構成されている、請求項７から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの開ループ及び／又は閉ループが設けられており、該開ループ及び／又は閉ループによって、前記製造装置の少なくとも１つのプロセスパラメータが、コンピュータユニットによって算出された特性に基づいて、特に粒子の部分の粒度分布に基づいて開ループ制御若しくは閉ループ制御される、請求項７から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
特に請求項２から６までのいずれか１項記載の方法及び／又は請求項７から１１までのいずれか１項記載の装置において、流れ管路内で案内された製品流から試料を抜き取るためのサンプラ（１）であって、
少なくとも部分的に前記流れ管路内に配置されているか又は配置可能であるスクリュー周壁（１２）と、前記スクリュー周壁（１２）内に少なくとも部分的に収容された、試料を抜き取るためのサンプリングスクリュー（５）とを有している形式のものにおいて、
前記スクリュー周壁（１２）及び／又は前記サンプリングスクリュー（５）が、選択的に収容位置（Ａ）又は待機位置（Ｂ）内にもたらされるようになっていて、
前記収容位置（Ａ）において、製品流内に含有された粒子（２）がスクリュー周壁（１２）内に収容可能であって、
前記待機位置（Ｂ）において、製品流内に含有された粒子（２）がスクリュー周壁（１２）内に収容不能である、
ことを特徴とする、サンプラ（１）。
【請求項１３】
前記サンプラ（１）が閉鎖手段を有しており、該閉鎖手段によって前記スクリュー周壁（１２）及び／又はサンプリングスクリュー（５）が選択的に前記収容位置（Ａ）又は前記待機位置（Ｂ）にもたらされる、請求項１２記載のサンプラ（１）。
【請求項１４】
前記スクリュー周壁（１２）がほぼ溝状に構成されており、
前記閉鎖手段が閉鎖スリーブ（３）として構成されていて、該閉鎖スリーブ（３）は、サンプリングスクリュー（５）の回転軸線に対して平行に延在するか又はサンプリングスクリュー（５）の回転軸線と合致する軸線を中心にして、前記スクリュー周壁（１２）に対して相対的に回転可能である、請求項１３記載のサンプラ（１）。
【請求項１５】
少なくとも部分的に導電性の、特に導電性のコーティングを備えた、透明な材料の使用法において、該透明な材料を、特に光学式の測定装置（６，７）内でサイトグラス（１１）における静電気的な粒子付着を減少させるためのサイトグラス（１１）として使用することを特徴とする、使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子の粒度分布を測定するための方法、特に広い範囲の粒度分布を有する粒状物の個別化された粒子を光学式にオンライン測定するための方法に関する。本発明はさらに、このような形式の粒度分布を測定するための装置に関する。
【０００２】
固有の測定原理によって、粒度及び粒度分布の検出並びに内部材料の測定も行うことは公知である。例えばドイツ連邦共和国特許第１９８０２１４１号明細書によれば、光電子式の測定区間を用いて製品の流れを電子光学式に走査することによって、粒度分布を決定するための装置について開示されている。この明細書に記載された画像検出装置は、複数の電子光学式の画像記録器を有している。このような装置は、１００μｍよりも大きい粒度を有する粒子を測定するために適している。このような装置及び測定方法の欠点は、特に１００μｍを下回る粒度を有する小さい粒子のための測定コスト及び／又は測定誤差が、粒度の低下に伴って著しく増大する、という点にある。その原因は、例えば光学的な解像度不足、粒子輪郭の光学的な歪み、被写界深度不足、光回析効果又は光散乱効果及び／又は運動の不鮮明さに基づく妨害である。
【０００３】
同様に、レーザ回析又はレーザ散乱によって、粒子を検出するための装置が公知である。これによって、約１μｍ〜１００μｍまでの範囲内の粒度を有する小さい粒子を良好に検出することができる。しかしながらこの場合、特に１ｍｍ以上の粒度を有する、より大きい粒子を同時に検出するための費用が高価であり、この粒度範囲内での特に球の形とは著しく異なる形の粒子のための測定精度が低く、またこの測定法の情報量は少ない、という欠点がある。特に投影面積に関連した粒度分布、及び部分的な粒子濃度しか測定できない。画像処理時に測定されるような、粒子の詳細な輪郭に関する情報は得られない。色、速度又はその他の粒子特性は、レーザ回析法では測定できない。
【０００４】
従来技術によれば、測定値の検知は唯一の測定原理だけによって行われるが、これは、使用範囲を制限し、かつ／または高価な費用を必要とする。
【０００５】
本発明の課題は、粒子の粒度分布を決定するための、特に粒度分布を光学的に測定するための方法を改良して、従来技術の欠点を避け、特に粒状物処理に組み込まれた、多くの等級に亘って広がる粒度分布のオンライン測定を可能にすることである。
【０００６】
この課題は、粒子の粒度分布を決定するための、少なくとも以下のステップを含む方法によって解決される。すなわち、
ａ）粒子を含有する製品流を製造法により製造するか、又は製造法により製造された、粒子を含有する製品流を提供し、
ｂ）粒子の少なくとも一部分を検出することによって測定データを生ぜしめ、該測定データを、少なくとも２つの異なる光学式の測定法により粒子の部分を光学式に検出することによって生ぜしめ、
ｃ）粒子の部分の少なくとも１つの特性を、前記ステップｂ）において光学式に検出した測定データを用いて決定し、少なくとも１つの特性を前記粒子の部分の粒度分布とする、
ステップを含む方法によって解決される。
【０００７】
この製造法は、粉砕法、洗浄法、個別化法、混合法及び凝集法又はこれらの方法の任意の組み合わせより成るグループから選択されている。粉砕法は、例えば製粉法であってよい。
【０００８】
本発明によれば、少なくとも１つの光学式の測定法が、粒子の部分の回析サンプルの検出を含んでいる。
【０００９】
少なくとも２つの異なる測定法により同時に検出することによって、１つの光学式の測定法だけによる測定におけるよりも、より大きい範囲の粒度測定が可能である。本発明の方法によれば、例えば４つの粒度等級までの範囲に亘っての粒度分布を検出することができる。例えば２μｍ〜２０ｍｍ、有利には５μｍ〜５ｍｍの範囲内の粒度を検出することができる。特に、回析サンプルを本発明に従って検出することによって、特に小さい粒度を測定することができる。これによって、粒度及び、製品流内における粒度の分布に関する良好な判断可能性が提供される。これによって他方では、粒子を含有する粒状物、特に穀物粉製品の製造パラメータ及び処理パラメータを適切に適応させることができる。
【００１０】
測定は有利にはオンラインで行われる。このことは、以下では、測定が１プロセス中に組み込まれている、という意味である。特に、測定は空間的にプロセスの直近で行われる。
【００１１】
この方法は、例えば次の分野において用いられる。
【００１２】
・製粉業（特に軟質小麦"Weichweizen"、デュラム"Durum"、トウモロコシ、ライ麦及び／又は大麦の製粉）又は特殊製粉業（大豆、そば、大麦、スペルト小麦"Dinkel"、キビ／モロコシ、擬穀物"Pseudocerealien"及び／又は豆類の特に皮むき及び／又は製粉）の穀物最終生産物、穀物製粉生産物及び穀物の加工；
・有用動物及び家畜、魚及び甲殻類のための飼料の製造、；
・脂肪種子の加工；
・バイオマスの加工及びエネルギーペレットの製造；
・工業的な製粉装置及び粉砕装置；
・カカオ豆、クルミ及びコーヒー豆の加工；
・建築材料の製造；
・肥料の製造；
・製薬産業；
・固体化学。
【００１３】
有利には、ステップａ）で製造又は提供された製品流から、粒子を含有する試料が抜き取られ、この際に、ステップ（ｂ）においてこの試料中の粒子が光学式に検出される。この実施例では、粒子は製品流内で測定されることはない。その代わり、ステップｂ）において、抜き取られた試料の本来の測定が行われる。これによって、この測定法を実施する測定装置の空間的な配置を著しく簡略化することができる。
【００１４】
可能な１実施例において、試料の抜き取りは、例えば渦巻き型シャーレを用いて落下管内で行われる。抜き取りは、一定時間毎に脈動的に行われる。製品流全体に対する試料の割合は、０．０１％〜１０％である。これによって、代表となり得る部分流が、さらに中間貯蔵することなしにほぼ連続的に測定のために供給される。
【００１５】
幾つかの実施例においては、試料は、ステップｂ）において本来の測定が行われる前に、調量され、個別化されかつ／または分散される。調量は、できるだけ脈動することなしに正しい製品量が測定装置に供給されるように保証する。これに対して、例えばベンチュリ原理による個別化若しくは分離及び分散時に、製品流は、幾つかのケースではもはや調整され得ない。この場合、製品は、圧縮空気、及び周囲から吸い込まれたその他の空気によって希釈されるので、全ての粒子は個別化され、ひいては個別に検出することもできる。この第２ステップは、製品を性質（例えば粒子間の付着力）に応じて異なる強さで個別化することができるようにするために、調量とは別個に最適化される。個別化から粉砕への移行は流動的に行われる。個別化及び分散は、幾つかのケースでは、分離不能なステップとみなされる。
【００１６】
有利な実施態様では、測定法の少なくとも１つがステップｂ）が、粒子の部分の投影面積の検出を含んでいる。このような投影面積の粒子輪郭は、粒子輪郭処理によって処理される。
【００１７】
有利な形式で、粒子の部分の少なくとも１回の粗分級の粒度分布の決定は、特に１０μｍ〜３００００μｍ、有利には５０μｍ〜２００００μｍ、特に有利には９０μｍ〜１００００μｍの粒度範囲内において、粒子輪郭処理によって実施される。
【００１８】
また有利には、粒子の部分の少なくとも１回の微細分級の粒度分布の決定は、特に０．１μｍ〜３００μｍ、有利には１μｍ〜３００μｍ、特に有利には５μｍ〜２００μｍの粒度範囲内において、レーザ回析によって実施される。
【００１９】
幾つかの実施例では、光学的に検出された測定データを用いて、粒子の部分の粒度分布の他に、粒子の部分の形状、形状ファクター、色、色成分及び／又は速度が決定される。１つの色ファクターは、粒子の任意の複雑な輪郭を１つの値に限定する。１つの形状ファクターは、例えば粒子の「真円性」のための基準であってよく、面積が等しくかつ円周が等しい円の直径の商として決定されていてよい。典型的な形状ファクターは、例えば「伸張性"elongation"」、「塊性"chunkiness"」、「球形度"sphericity"」、「凸状性"convexity"」、及び「真円度"circularity"」である。凝固粒若しくは凝集粒（Stippen）と澱粉粒子（Staerkepartikel）とは、例えば凝固粒の真円度（Circularty）が球の値とは著しく異なっている点で、区別される。
【００２０】
色及び／又は色成分は、例えばカラーセンサ特にカラー画像センサによって決定される。カラー画像センサによる、粉挽き原料の特徴付けのためのシステム及び方法は、例えば国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５５８７７号明細書に記載されている。このようなカラー画像センサは、粉挽き原料の粒子を特徴付けするための色情報の使用を可能にする。つまり、粒子が、粒子から放出される電磁放射線によってカラー画像センサに写され、次いでこの電磁放射線がカラー画像センサのセンサ画素において分光的かつ選択的に検出されることによって、色情報の使用が可能となる。カラー画像センサは、有利にはＣＣＤセンサであって、該ＣＣＤセンサによって、粒子の速度を測定するための、下記に記載された方法が実施される。
【００２１】
特に、垂直照明と透過照明との組み合わせを使用することができる。これは、垂直照明によって色情報を得ることができ、バックライトによって、純粋な垂直照明と比較してより高い輪郭鮮明度が、特に高速の粒子（例えば約２００μｍの直径及び約２０ｍ／ｓの速度を有する）のためにも得ることができる。このような垂直照明と透過照明との組み合わせは、例えばＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５５８７７号明細書に記載されている。
【００２２】
特に、このような単数又は複数の特性（形状、形状ファクター、色、色成分及び／又は速度）は、実時間評価によって決定することができる。
【００２３】
追加的に、ステップｃ）の後に、ステップｃ）において得られた、粒子の部分の特性の校正が行われる。つまり、データ処理、及びそれぞれのプロセス・ノウハウとの特性の比較が行われる。このような校正において、レーザ回析及び輪郭処理によってまず別個に算出された粒度分布が、測定範囲全体に亘る共通の分布にまとめられる。第１の方式によれば、２つの粒度分布を規格化しかつ統一するために、２つの測定法によって得られた測定データの重なり範囲が使用される。第２の方式によれば、２つの測定法によって生ぜしめられた測定データの表面全体の割り当てが測定され、それぞれの測定体積と共に、分布の規格化のために使用される。
【００２４】
両方式を統合すると、技術的に重要な質量分布とは異なる、投影面積特有の分布が得られる。ここで、適切な換算を行うために、「プロセス・ノウハウ"Prozess-Know-How"」が使用される。皮部分は、どちらかといえば例えば円板状であって、粉粒子はどちらかといえば球状である。これは、例えば色又は形状ファクターに基づいて、粉と皮部分とが区別され、別々に評価されることによって、面積分布を質量分布に換算する際に考慮される。
【００２５】
さらに、皮部分の形状に作用する、製粉装置の影響を考慮することが考えられる。ギザギザ若しくは波形起伏（Riffelung）及び特に、製粉装置の粉砕ギャップは、例えばどちらかといえば円板状の皮部分の平均的な高さを決定する。
【００２６】
この方法は、最適化、閉ループ制御特にオンライン閉ループ制御、モデリング、シミュレーション、監視特にオンライン監視、故障検知、故障診断、品質管理及び／又は機械の追跡可能性（Rueckverfolgbarkeit；トレーサビリティー）、機械複合体の追跡可能性、プロセスの追跡可能性、及び／又は装置の追跡可能性のために使用することができる。この方法は、例えば、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５８３５１号明細書に記載されている。
【００２７】
同様に追加的に、特に少なくとも１つの測定装置によって検出された測定データ、特に少なくとも１つの光学式の測定装置によって測定された測定データが、記録保管される。記録保管された測定データから、単数又は複数の機械及び／又は装置及び／又はプロセスの運転及び／又は構成のための識別番号（Kennzahlen）、閉ループ制御（Regeln）及び結論（Schlussfolgerung）を導き出すことができる。例えば製粉装置全体の特性は、個別の機械の多くの複雑な相互作用によって、完全に説明することはできない。それにも拘わらず、装置全体の閉ループ制御を可能にするために、自己学習式及び／又は経験に基づいた閉ループ制御が用いられる。このために、例えばセンサの測定信号は、製粉装置全体の所望の又は不所望の状態に関連して生ぜしめられ、データバンクに保管される。このようなデータバンクに基づいて、不所望の粉挽き状態を効果的に避ける閉ループ制御アルゴリズムが生ぜられる。局所的及び／又はグローバルな閉ループ制御システムを備えた、このような装置は、例えば国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５８３５１号明細書に記載されている。
【００２８】
さらに、測定装置の付加的な未処理測定データ及び／又はこの未処理測定データから評価されたデータが経験値として、特に機械及び／又は装置及び／又はプロセスを開ループ制御及び／又は閉ループ制御するために、例えばニューロン網（neuronalen Netzen）のような適応システムに使用される。例えば、ニューロン回路網（neuronales Netzwerk）は、上記記録保管された測定データを利用する。いわゆる「ファジーコントロール」を用いても、このような測定データが使用される。測定データは、処理されたデータ（例えば両測定法から導き出された粒子質量分布）として、又はより少なく処理された状態（例えば２つの別個の面積分布）で記録保管される。
【００２９】
さらに追加的に、測定装置の未処理測定データ又は完全に粒度分布処理されていない、測定装置の測定データ、特に多くの個別測定の平均的なレーザ回析スペクトルは、閉ループ制御のために直接使用される。
【００３０】
この方法で記録された回析画像から、例えば画像中央を中心とした円形の積分によってレーザ回析スペクトルが計算される。これによって、どれだけの光量がどの程度まで回析されたかが得られる。一定の粒度分布のために、この回析スペクトル若しくは、複数回個別測定された十分な量に亘って算出されたその平均値も、一定である。
【００３１】
強すぎる粉挽きは、細かすぎる粒子を生ぜしめ、ひいては強すぎるレーザ回析、つまりより大きい曲率半径においてより多くの光エネルギーを生ぜしめることになる。これに対して、弱すぎる粉挽きは、弱すぎるレーザ回析を生ぜしめる。つまり、レーザ回析スペクトルは、本来の粒度分布を再現することなしに、（例えば２つのローラ間の粉砕ギャップの幅の）閉ループ制御のために直接使用される。最後のステップは、多くの計算時間を必要とし、数学的な誤り若しくは不正確さの原因となり、閉ループ制御に否定的な影響を与える。レーザ回析スペクトルに基づく閉ループ制御は、この問題を避けることができる。
【００３２】
幾つかの実施例では、製造法の少なくとも１つのプロセスパラメータが、ステップｃ）で決定された特性、特に粒子の部分の粒度分布を用いて閉ループ制御及び／又は開ループ制御される。特に、少なくとも１つのプロセスパラメータは、これによって、粒子の粒度分布が変えられるように、閉ループ制御及び／又は開ループ制御される。これによって、実際粒度分布を予め与えられた目標粒度分布に調整することが可能である。
【００３３】
特に粉砕法の場合、つまり例えば製粉法の場合、少なくとも１つのプロセスパラメータは、少なくとも１つの粉砕ギャップの幅、少なくとも１つの粉砕媒体の回転数、２つの粉砕媒体の回転数比、粉砕媒体及び／又は粉砕ローラのジオメトリ（形状）、及び／又は製粉しようとする製品の質量流量に関する。粉砕ローラのジオメトリは、例えば粉砕ローラの波形起伏を有している。
【００３４】
この方法の実施態様によれば、各粒子の速度測定、又は測定範囲の全体又は部分範囲に亘って局所的に平均化された、各粒度クラスのための速度測定が、測定装置の測定範囲内の粒子若しくは粒度クラスの種々異なる滞在確率に基づく粒度分布の修正のために使用される。これによって、測定精度及び信頼性は、公知の方法に対して高められる。
【００３５】
広範囲の粒度分布を有する２相流において、粒子速度は一般的に、粒度、粒子形状及び固有重量と相関関係にある。加速された流れにおいて、例えばより大きい粒子は、多くの場合その高い質量に基づいて、より小さい粒子よりも低い速度を有している。粒子速度は、測定範囲内における粒子の滞在時間、及びひいては直接的に粒子の検出確率を決定する。これを考慮するために、光学式に決定された粒度分布はこれに関連して修正される。この場合、相対的又は絶対的な速度は、個別の粒子のために、又はそれぞれの重要な粒度クラスのために少なくとも平均化されて決定される。次いで、各粒度クラスの重量が、粒子速度及び粒子の大きさ（例えば投影面積、直径又は見積もられた体積）から関数として得られる。粒子輪郭識別と組み合わせて対象物速度を決定することは、従来技術により公知である。これによって、より大きい粒子の速度分布を直接測定することができる。回析、特にレーザ回析によって測定された、粒度分布の微細な部分は、より小さい粒子寸法及び質量に基づいてほぼ一定な速度を有している。これは、粒子輪郭処理を伴う速度測定から、外挿法（Extrapolation）によって決定される。
【００３６】
光学式に検出された、ゼロ速度を有する対象物は、例えばサイトグラスの光学的な欠陥又は引っ掻き傷、又は付着する粒子又は粒子内容物質（穀物製品においては例えばタンパク質又は脂肪等）のような、定置の或いはゆっくりとクリープする（creep）汚れ（１ｍ／ｓよりも著しく遅い速度で）である。これは、求めようとする粒度分布の部分ではない。これは、例えば、上記のような速度修正によって自動的に０と評価され、従って粒度分布の結果を歪曲することはない。
【００３７】
選択的に、粒子輪郭処理において静止しているか又はクリープする対象物は、別個のアルゴリズムによって測定データから抽出される。このために、例えばセンサによって得られた２つの画像、有利な形式で互いに直接連続する２つの画像の差分が、１つの簡単な画像の代わりにデータ処理される。これによって、定置の欠陥又はほぼ定置の汚れが自動的に約分され、差分画像内にはもはや認められない。選択的に、ほぼ一定の大きさ及び位置を有する、堆積した粒子が欠陥として認識され、拒絶される。このために、有利な形式で、測定結果を抽出するために、関係する画素及び対象物を有するダイナミックリスト（dynamische Liste）が作成される。
【００３８】
選択的に及びレーザ回析のためにも、製品の流れを短時間遮断することによって（例えばサンプリングスクリューを停止することによって）、製品流がない状態の背景が規則的な時間間隔で新たに学習され、継続的に適合された、未処理データ（生データ）の修正のために使用される。
【００３９】
追加的に、レーザ回析スペクトルを修正するための実際の背景を学習するために、製品流は周期的に遮断される。
【００４０】
本発明はさらに、粒子の粒度分布を決定するための、特に上記本発明による方法を実施するための装置に関する。
【００４１】
この装置は、
粒子を含有する製品流を製造法により製造するための製造装置、及び／又は製造法により製造された、粒子を含有する製品流を提供するための提供装置と、
粒子の少なくとも一部分を検出するための少なくとも２つの測定装置と、
光学式の測定装置によって測定された測定データを用いて粒子の部分の少なくとも１つの特性を算出するためのコンピュータユニットと、
を有している。
【００４２】
製造法は、粉砕法、洗浄法、個別化法、混合法及び凝集法より成るグループから選択されている。少なくとも２つの測定装置は、粒子の部分を光学式に検出するための２つの異なる光学式の測定装置として構成されている。コンピュータにより算出された、粒子の部分の少なくとも１つの特性は、粒子の部分の粒度分布である。
【００４３】
本発明によれば、少なくとも１つの光学式の測定装置が、粒子の回析サンプルを検出するために構成されている。このような構成に基づいて、本発明の装置によって、前記本発明の方法に関連して既に上述した利点が得られる。
【００４４】
この装置は、製品流から試料を抜き取るための抜き取り手段を有していてよい。選択的に又は追加的に、この装置は、試料を測定範囲に搬送するための搬送手段を有していてよい。この場合、測定装置は、試料が測定装置によって測定範囲内で光学式に検出可能であるように、構成され、かつ配置されている。
【００４５】
抜き取り手段はサンプリングスクリューとして構成されていてよい。このようなサンプリングスクリューによって、試料は製品流例えば粒状物流から抜き取ることができる。試料抜き取りは、局所的に行われ、有利には局所的と時間的との組み合わせで行われる。局所的な試料抜き取りにおいては、製品は、製品流の部分からだけ抜き取られる。これは、管内に挿入されたサンプリングスクリューによって実現され、この場合、サンプリングスクリュー上に落下する製品だけが抜き取られる。サンプリングスクリューは定置であるか又は有利には旋回可能に構成されていてよい。
【００４６】
時間的なサンプリング（試料抜き取り）とは、すべての製品が連続的ではなく、短時間だけ抜き取られる、ということである。この過程が繰り返し行われる。このプロセスが連続的に、かつ十分に安定的に行われれば、抜き取られたサンプルは、サンプリング前後の時点のためにも十分に代表となり得る。
【００４７】
製品流から試料を抜き取るための、本発明の枠内で有利なサンプラは、スクリュー周壁を有しており、該スクリュー周壁は少なくとも部分的に、製品流が流れる流れ管路内に少なくとも部分的に配置されるか又は配置可能である。流れ管は、落下管であってよい。さらに、サンプラは、少なくとも部分的にスクリュー周壁内に収容されたサンプリングスクリューを有している。サンプリングスクリューは、試料を抜き取るために用いられる。
【００４８】
スクリュー周壁及び／又はサンプリングスクリューは、選択的に収容位置又は待機位置にもたらすことができる。この場合、収容位置において製品流内に含有された粒子がスクリュー周壁内に収容され、それによって、サンプリングスクリューによって製品流から抜き取られる。これに対して、待機位置においては、製品流内に含有された粒子がスクリュー周壁内に収容されることはない。収容位置又は待機位置を選択することによって、粒子がサンプリングスクリューによって抜き取り可能であるか又は抜き取り不能であるかを調整することができる。特に、サンプリングスクリューは、粒子がさらにスクリュー周壁内に達することがないように、待機位置においてさらに回転することもできる。抜き取りスクリューは、連続的に行われる試料抜き取り作業間で停止させる必要はない。
【００４９】
幾つかの実施例では、サンプリングスクリュー及びスクリュー周壁は可動であって、特に旋回可能に支承されていてよく、待機位置において製品流の外に配置することができる。この待機位置において、サンプリングスクリューは既に存在する製品を搬送することはできるが、新たな製品を収容することはできない。試料抜き取りのためには、スクリューが試料で満たされるまで、サンプリングスクリュー及びスクリュー周壁が製品流内に侵入旋回せしめられる。この実施例では、閉鎖スリーブは必要ない。
【００５０】
有利には、サンプラは閉鎖手段を有しており、該閉鎖手段によってスクリュー周壁及び／又はサンプリングスクリューは選択的に収容位置又は待機位置にもたらすことができる。収容位置において、閉鎖手段はスクリュー周壁を開放することができ、それによって収容位置が発生する。待機位置において、閉鎖手段はスクリュー周壁を閉鎖することができ、それによって待機位置が発生する。
【００５１】
有利には、スクリュー周壁はほぼ溝状に構成されていて、閉鎖手段は有利には閉鎖スリーブとして構成されている。さらに有利には、閉鎖スリーブは、サンプリングスクリューの回転軸線に対して平行に延在するか又はサンプリングスクリューの回転軸線と合致する軸線を中心にして、前記スクリュー周壁に対して相対的に回転可能である。閉鎖スリーブとスクリュー周壁との間の相対角度を調節することによって、選択的に、収容位置又は待機位置を調節することができる。このような構造形式は特に簡単である。
【００５２】
択一的に、可動なガイドプレート、分岐管等を、収容位置及び待機位置を選択的に調節するために使用することもできる。
【００５３】
この装置はさらに、試料を個別化かつ／または分散させるための手段を有していてよい。これによって、より大きい試料分割時においても代表となり得るサンプリングが保証され、また製品の絶え間ない強制搬送が保証される。これは、測定装置のうちの１つが、全製品流の一部だけ（例えば１／１０乃至１／１００００）を分析することができれば、有利である。試料分割によって、製品量を相応に減少させることができる。
【００５４】
さらに、試料抜き取りが行われる製品抜き取り箇所を複数設けることができる。この装置を使用することによって、例えばローラ破砕機においてローラ平行性を閉ループ制御するために、種々異なる製品抜き取り箇所間の切り替えも可能である。
【００５５】
有利には、少なくとも１つの光学式の測定装置が、粒子の投影面積を検出するために構成されている。
【００５６】
同様に有利には、測定装置のうちの少なくとも２つ、特に粒子の回析サンプルを検出するための光学式の測定装置と別の光学式の測定装置とが、空間的にすぐ近くで隣合って配置されている。これによって、一方では、空間的にすぐ近くで隣り合って位置する２つの光学測定範囲内での測定、又は同じ光学測定範囲内で測定さえも実施することができる。他方では、これによってコンパクトな構造が得られる。有利には、少なくとも２つの測定装置が１つの共通のハウジング内に収容されていてよい。
【００５７】
幾つかの実施態様によれば、この装置は、少なくとも１つの開ループ及び／又は閉ループを有しており、該開ループ及び／又は閉ループによって、前記製造装置の少なくとも１つのプロセスパラメータが、コンピュータユニットによって算出された特性、特に粒子の部分の粒度分布を用いて開ループ制御可能若しくは閉ループ制御可能である。
【００５８】
有利な形式で、測定結果への考えられ得る影響を避けるために、測定範囲内における粒子面積の割合（つまり測定範囲内における測定面に対する粒子面積の平均的な割合）は一定に保たれる。これは、例えば次のように得られる。すべての粒子の投影面積（つまり、粒子面積）は、各画像内において測定され、従って知られている。すべての粒子の投影面積は、複数の画像に亘ってその平均値が算出される。測定面積（つまり画像の大きさ）は、固定されていて、同様に知られている。その結果から、この装置はそれぞれの粒子面積の割合を計算し、この粒子面積の割合が、閉ループ制御の実際値（例えばアナログ値）として提供される。調量ユニット（例えばスクリュー）は、実際値に対するずれに応じて搬送量を増やすか又は減らすことができる。これは、スクリュー回転数を適合させることによって、又はスクリューの充填効率を変えることによって解決される。充填効率は、時間的なサイクルに亘って試料分割を間接的に閉ループ制御かつ／または開ループ制御される。
【００５９】
有利には、この割合は、０．２％〜５％の範囲内で一定に保たれる。このために、粒子面積の割合の実際値及び目標値は、時間的な試料分割の閉ループ制御の入力値として用いられる。
【００６０】
別の実施態様によれば、この装置は、粒子の少なくとも一部分を検出するための、さらに別の測定装置を有していてよい。この別の測定装置は、必ずしも光学式のセンサでなくてもよく、その代わりに、この装置は、少なくとも１つの誘導式センサ、容量式センサ、超音波センサ、近赤外線センサ及び／又はカラーセンサを有していてよい。これによって、例えば粒子の部分の形状、形状ファクター、色、色成分及び／又は速度が決定される。
【００６１】
カラーセンサは例えばカラー画像センサとして構成されていてよい。カラー画像センサによる、粉挽き原料を特徴付けするためのシステム及び方法は、例えば国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５５８７７号明細書に記載されている。このようなカラー画像センサは、粉挽き原料の粒子を特徴付けするための色情報の使用を可能にする。つまり、粒子が、粒子から放出される電磁放射線によってカラー画像センサに写され、次いでこの電磁放射線がカラー画像センサのセンサ画素において分光的かつ選択的に検出されることによって、色情報の使用が可能となる。
【００６２】
少なくとも１つの光学式の測定装置は、サイトグラスを備えており、該サイトグラスを通して測定範囲内の粒子を検出することができる。
【００６３】
サイトグラスの清潔さは、測定の質にとって重要である。サイトグラスに対する粒子付着を最小にするために、ガラス材料及び／又はガラス表面構造は有利には、物理的及び／又は化学的な付着力、例えばファン・デル・ワールス力（Van-der-Waals-Kraefte）、水素結合（Wasserstoffbruecke）、双極子力（Dipolkraefte）及び／又は液体結合（Fluessigkeitsbruecken）が可能な限り最小となるように、選択される。
【００６４】
有利には、サイトグラスは、導電性のガラス又は透明なプラスチックを含有しているか又は、導線性のガラス又は透明なプラスチックより成っている。これによって、静電的な粒子付着は著しく低減されるか又は完全に避けることができる。このために有利には、導電コーティングされたサイトグラスが使用される。この場合、ガラス又はプラスチックは、粒子の部分がガイドされる通路の内側にコーティングされていてよい。コーティングは、例えばインジウムスズ酸化物（Indiumzinnoxid）、特に酸化珪素をベースとした材料又はＴｉＯ２（有利にはＯが化学量論比を下回る）より成る膜を含有しているか、又はこのような膜より成っていてよい。
【００６５】
それに応じて、本発明はさらに、少なくとも部分的に導電性の、特に導電性のコーティングを備えた透明な材料を、サイトグラスにおける静電気的な粒子付着を減少させるためのサイトグラスとして使用する使用法に関する。特に本発明は、光学式の測定装置におけるサイトグラスとして使用する使用法に関する。透明な材料は、例えばガラス又は透明なプラスチックを含有しているか、又はガラス又は透明なプラスチックより成っていてよい。
【００６６】
さらに、加熱、冷却又は繰り返し加熱及び冷却によって、付着の材料特性を変えることができ、それによってよごれを最小限にすることができる。単数又は複数のサイトグラスを、例えば圧電素子によって振動させることによって、さらに又は代替的に粒子付着力を克服することができ、それによってサイトガラスのより高い清潔さが得られる。
【００６７】
選択的に又は追加的に、本発明の方法においては、種々異なる製品のための粒子速度は、サイトグラスの汚れができるだけ僅かになるように、調節される。より高い粒子速度では、サイトグラスの通路内側における流体技術的な境界層の厚さが薄くなり、それによってより高い剪断力が得られ、運動する粒子と付着する粒子との間で高エネルギーの衝突が得られる。その結果、流過速度が高くなるにつれて、自浄作用が高くなる。例えば穀粉等の微細な製品、及び１０ｍ／ｓよりも高い平均的な流過速度において、導電コーティングされたサイトグラスとの組み合わせにより、自浄作用が勝り、十分に清潔なサイトグラスが得られる。
【００６８】
これに対して、例えば全粒穀物等の粗い粒子においては、高速の粒子速度は不都合である。何故ならば、微細な粒子と比較して、粒子がサイトグラスに衝突する際のより高い慣性力によって、サイトグラスにおける材料堆積がより強固になるからである。このような効果は、穀物製品において、特に脂肪及び／又はタンパク質の豊富な粒子表面において発生し、サイトグラスの光学的な特性を低下させる。さらに、より高い慣性力は、構成部分及びサイトグラスの摩耗を促進する。このような不都合な影響は、より高い速度において有利である自浄作用に勝るので、方法の幾つかの実施例では、低い速度、特に２０ｍ／ｓよりも低い速度、有利には１５ｍ／ｓよりも低い速度、特に有利には１０ｍ／ｓよりも低い速度が有利である。
【００６９】
択一的に又は追加的に、粒子の部分がガイドされる通路の構造的な性質によっても、製品案内を次のように、つまり、粒子がサイトグラスとまったく接触しないか又は希にしか接触せず、それによって粒子付着が避けられるように、調節することができる。このために、洗浄エアによって通路を飛躍的に拡張することによって、例えば粒子の存在しない境界層及び該境界層内での渦流の最小化を生ぜしめることができる。この場合、洗浄エアは、サイトグラスを清潔な（つまり粒子の存在しない）洗浄エアによって覆うために、かつ再循環を避けるために、段部（Stufe）の上側及び／又は下側に吹き込まれる。
【００７０】
択一的に又は追加的に、粒子の存在しない境界層は、多孔性の側壁及び該多孔性の側壁を通して均一に空気供給して通路を連続的に拡張することによって、生ぜしめることができる。
【００７１】
同様に択一的に又は追加的に、回析サンプルを検出するための光学式の測定装置において、特にレーザ光線の直径に相当する孔が配置される。この場合、サイトグラスは、引っ込んで構成されている。特に環状の洗浄エアギャップは、サイトグラスに粒子が付着するのを避けるために、サイトグラスの領域内に配置されている。
【００７２】
測定装置の信号は、製品の品質を最適化し、かつ／または一定に保つために使用される。このために測定装置は、例えば製粉装置（例えばローラミル"Walzenmuele"、スタッドミル"Stiftmuehle"、インパクトミル"Prallmuehle"又はハンマーミル"Hammermuehle"）のような、単数又は複数の粉砕ユニットと組み合わせて使用される。ローラ破砕機の破砕作用は、例えばローラ対間のギャップの平行性及び大きさ、ローラ回転数又はローラ回転数比によって運転中に、粒度分布及び／又はその他の粒子特性が予め決定された目標値に相当するように、適合させることができる。ローラ平行性を点検するために、１つの可動な抜き取り箇所又は少なくとも２つの定置の抜き取り箇所によって、単数又は複数の部分流を種々異なるローラ位置に分岐させ、これらの部分流を、複数の測定システムによってパラレル（並列）にデータ処理するか、又は有利にはシーケンシャル（順次）に１つの測定システムによってデータ処理することができる。
【００７３】
測定装置によって、光学式、機械式及び／又は空力学的な洗浄又は分離プロセス、例えば成層化（Schichten）が、監視され、開ループ制御及び／又は閉ループ制御される。この場合、所望の粒度分布は、速度、回転数、圧力、体積流量、機械ジオメトリ及び分離装置のジオメトリ等の機械パラメータを調節することによって得られる。
【００７４】
択一的に又は追加的に、本発明による装置又は方法は、初期製品及び／又は最終製品の特性を混合過程時に決定するために、又は混合過程を適切に開ループ制御及び／又は閉ループ制御するために、用いることができる。穀物製粉装置においては、例えばこのような形式で特徴付けられた、穀粉、粒状物、特にデュラム粉又はトウモロコシ粉、又はふすま（Kleie）の最終製品品質がより正確に得られる。さらに、本発明による方法及び／又は本発明による装置によって、混合法において混合比及び／又は機械パラメータが監視され、開ループ制御及び／又は閉ループ制御される。
【００７５】
凝集プロセスにおいて、例えば造粒及び／又は圧縮凝集時、流動層の状態での凝集及び／又は凝固による凝集時において、本発明による装置又は本発明による方法は、所望の平均的な凝集粒の大きさ又は凝集粒の粒度分布及び／又はその他の凝集特性を得るために使用される。このために、運転中に、特に製品滞在時間、プロセス条件、例えば温度、湿度、流過速度及び／又はその他の機械パラメータ又はプロセスパラメータが、開ループ制御、閉ループ制御及び／又は最適化される。
【００７６】
輪郭検出時にカラーセンサを使用することによって、粒度の他にさらに、粒子の部分領域の平均的な色又は色成分を検出することができる。有利には色の他にさらに、粒子形状及び／又は形状ファクターが決定される。色情報は、粒子の材料組成を記述するために利用することができる。これによって、穀粒において、例えば異物、粒破片、不純物例えば砂及び石を識別することができ、或いは害虫又は病原体にやられている粒を識別することができる。穀物中間製品及び穀物最終製品においては、粒子の種々異なる粒成分を互いに区別することができる。小麦の場合、白っぽい粉体の色情報によって、褐色の皮部分とどちらかといえば黄色の胚部分とを互いに区別することができる。また、粒子を混合部分として識別することもでき、この場合、本発明の方法によって、粒子の個別の部分領域が部分的に検出され、記述される。このやり方は、特に内容物質に関連して選択的に行われる粉砕、それに続いて行われる内容物質の分離が必要とされるプロセスにおいて想定されている。カラー画像センサを使用することによって得られる、その他の利点は、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５５８７７号明細書に記載されている。
【００７７】
少なくとも２つの調節値を有する装置又はプロセスにおいて、単数又は複数の測定装置がデータメモリーと組み合わせて、装置若しくはプロセスの運転状態を少なくとも部分的に記述し、この状態が良好であるか又は不良であるかを決定するために用いられる。これによって、装置若しくはプロセスを、監視し、開ループ制御又は閉ループ制御するための適応システムを可能にする経験値が得られる。有利な形式で、測定に基づいて、装置若しくはプロセスの状態範囲（Zustandsbereich）が数学的に記述され、補間され、閉ループ制御及び／又は最適化される。
【００７８】
閉ループ制御システムを有するプロセスを最適化するために、測定システムとその他の測定装置とを組み合わせることによって、例えば誘導式センサ、容量式センサ、超音波センサ、近赤外線センサ又はカラーセンサによって補完することによって、粒子特性及び／又は機械状態及び／又は装置状態を包括的に検出することもできる。
【００７９】
この装置は、閉ループ制御の実際値及び目標値が、レーザ回析の未処理データとして又はレーザ回析スペクトルとして提供され、それによってレーザ回析の未処理データから粒度分布を再現することを必ずしも必要としないプロセスを閉ループ制御するために使用することができる。この方法は、計算コストを低減し、測定システムの雑音比を最適化する。
【００８０】
微細な製品、例えば微細な粒子を有する穀粉の閉ループ制御を、例えば微粒子の質量又は投影面積に関する閉ループ制御の代わりに、回析スペクトルにおいて直接的に行うことが可能である。この方法は、有利には、少なくとも粒子の大部分がレーザ回析の測定範囲内にある場合に、用いられる。これは、微細な製品（例えば３００μｍの最大粒度を有する）のためだけにあてはまる。この方法は、（典型的には１５０μｍよりも小さい粒度を有する）穀粉のために使用される。
【００８１】
本発明を以下に図示の実施例を用いて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明による装置の斜視図である。
【図２】２つの光学センサを有する、図１に示した装置の測定器の横断面図である。
【図３】図１及び図２に示した装置のサンプラの斜視図である。
【図４】図４ａは、サンプラ及び閉鎖スリーブを備えた、図１に示した装置のサンプラにおけるサンプラの収容位置（Ａ）を示す概略図、図４ｂは、サンプラの待機位置（Ｂ）を示す概略図である。
【図５】粒子の滞在確率を示す図である。
【図６】速度効果の修正に関する概略図である。
【図７】図７ａ及び図７ｂは、製品がサイトグラス（のぞき窓）と接触するのを阻止するための手段の概略図である。
【図８】図８ａは、製品がサイトグラス（のぞき窓）と接触するのを阻止するための別の手段の分解した斜視図、図８ｂは、図８ａの断面図である。
【００８３】
図１によれば、粒子流は落下管２２内で垂直下方へ案内される。粒子流は、例えば穀物製粉装置での粉砕工程、洗浄工程又は分離工程における製粉プロセスで発生する粒子を含有している。粒子の部分流は、サンプラ１として構成された抜き取り手段によって測定箇所において抜き取られ、水平方向で個別化装置及び拡散器８に供給される。サンプリング（試料抜き取り）は、以下に図２を用いて詳しく説明されている。個別化装置及び拡散器８は公知である。個別化装置及び拡散器８は、例えば衝突プレート（ＷＯ２００６／０００１１２号明細書に記載されているような）、ブロワ（送風機）又はバイブレータ（振動器）として構成されているか、或いは投げ入れシャベル（Wurfschaufel）を有していてよい。
【００８４】
図２によれば、空気流１０は、この空気流１０内に含まれる粒子と共に通路９内で安定させられ、ハウジング６１内に配置された光学式の測定器４の２つの光学式のセンサ６，７に供給される。光学式のセンサ６，７は、２つの異なる光学式のセンサ装置を形成する。一方の光学式のセンサ６は、粒子の回折サンプルを検出するように構成されていて、他方の光学式のセンサ７は、粒子の投影面積を検出するように構成されている。図示の実施例では、光学式のセンサ７は、光学式のセンサ６の下流に配置されている。しかしながらこの順番は、本発明にとって重要なことではない。通路９の２つのサイトグラス１１，１１′は、空気流１０内の粒子の測定を可能にする。センサの光軸は、流れ方向に対して垂直に配置されていてよい。さらに、反射を避けるために、１つ又は２つのセンサの、光学的に垂直な整列に対して１５゜までの偏差も考えられる。ハウジング内に収容された（図示の実施例では組み込まれた）２つのセンサの具体的な組み合わせは、例えば独国特許出願第１０２００９０１４０８０号明細書に記載されている。
【００８５】
センサ６，７を通過した粒子は、追加的に設けられた製品戻し管路で主流に戻し案内される。
【００８６】
２つの光学式のセンサ６，７の測定データを統合することによって、４種類の粒径サイズまでの帯域を有する粒度分布（粒子の大きさの分布）を検出することができる。これによって、小さい粒子のためのレーザ回折の利点と、ハウジング内の大きい粒子のための粒子輪郭検出の利点とを統合することができる。
【００８７】
測定結果への考えられ得る影響を避けるために、有利な形式で、測定範囲内における粒子面積の割合（つまり測定範囲内における測定面に対する粒子面積の平均的な割合）は一定に保たれる。この割合は有利には、０．２％〜５％の範囲内で一定に保たれる。さらに、粒子面積の割合の実際値及び目標値が、時間的な試料分配の閉ループ制御の初期値として用いられる。
【００８８】
図３は、落下管２２を通って流れる主流から部分粒を抜き取るためのサンプラ１の詳細を示す。サンプラ１は、水平に配置されたサンプリングスクリュー（Entnahmeschnecke）５を有している。サンプリングスクリュー５の下側は、溝状のスクリュー周壁１２内に収容されている（図４ａ及び図４ｂの下も参照）。サンプリングスクリュー５による抜き取りは、抜き取られた試料のサンプリング信頼性を保証する。
【００８９】
短いスクリュー搬送路においても、スクリュー周壁１２からの製品の溢れ出し及びひいては製品の混合を避けるために、図４ａ及び図４ｂに示されているように、スクリュー周壁１２の開口は、例えば回転可能な閉鎖スリーブ３を開ループ制御又は閉ループ制御することによって短時間開放されるようになっているので（図４ａ）、収容位置（Ａ）が得られ、また再び閉鎖される（図４ｂ）。この場合、閉鎖スリーブは、サンプリングスクリュー５の回転軸線に対して平行に延在する軸線を中心にして回転可能である。図４ｂに示した準備位置（Ｂ）において、粒子２は、スクリュー周壁１２と閉鎖スリーブ３との間の領域内に侵入することはない。閉鎖スリーブ３は、図示していない駆動装置３１によって駆動される。択一的に、スクリュー周壁１２の開口を開閉するために、可動な偏向板、分岐管その他を使用してもよい。
【００９０】
このような形式の装置によって、可変な時間間隔で、スクリュー周壁１２内において局所的に十分に代表と成り得る（つまりかたよりの無い）部分流を抜き取り、かつ主流と比較して小さいコンスタントな搬送率で、光学式のセンサ６，７を有する測定器４に供給することができる。サンプリングスクリュー５によって局所的な試料分割が可能であり、またサンプリングスクリュー５の閉鎖スリーブ３を閉鎖することによって時間配分が可能である。試料分割の時間間隔によって追加的に、サンプリング（試料抜き取り）の分割比をプロセス条件にフレキシブルに適合させることができる。試料分割法の組み合わせによって、１：１００００までの大きい試料分割比が可能である。これは、純粋に局所的な試料分割にとっては不可能である。何故ならば、この場合、分解が、代表と成り得ない試料を生ぜしめるからである。それと同時に、抜き取られた製品量は、純粋に時間的な試料分割におけるよりも少なく、しかも連続的に搬出される。択一的に、スクリューを閉鎖する代わりに、スクリューを製品流から退出旋回させることもできる。このために、サンプリングスクリュー及びスクリュー周壁は可動であり、特に旋回可能に支承されていて、製品流の外の待機位置に配置可能である。この待機位置において、サンプリングスクリューは、既に存在する製品を搬送するが、新たな製品を収容することはない。次いでサンプリングのために、サンプリングスクリュー及びスクリュー周壁は、スクリューが充填されるまで製品流内に旋回せしめられる。閉鎖スリーブは、この実施例では必要ない。プロセス質量流量の変動は、例えば開ループ制御又は閉ループ制御によって補整される。
【００９１】
図５に示されているように、加速された流れにおいて、例えば大きい粒子４１はその大きい質量に基づいて、小さい粒子４２よりも低い速度を有している。粒子速度が、サイトグラス１１を通して検出可能な測定範囲内の粒子４１，４２，４３の滞在時間、及びひいては直接的に粒子の検出確率を決定するので、それに応じて、光学式に検出された粒度分布（粒子の大きさの分布）が修正される。この場合、個別の粒子のための、又は少なくともそれぞれの重要な粒度クラスのために少なくとも平均化された相対的又は絶対的な速度を知る必要がある。次いで、各粒度クラスの重量が、粒子速度及び粒子の大きさ（例えば投影面積、直径又は見積もられた体積）から関数として得られる。これによって、より大きい粒子の速度分布が直接測定される。レーザ回折によって測定された、分布の微細な部分は、より小さい粒子寸法及び質量に基づいてほぼ一定の速度を有している。これは、粒子輪郭処理を伴う速度測定から、外挿法（Extrapolation）によって算出される。
【００９２】
図６は、カメラシステムによって部分的に又は完全に検出される製品通路の概略図を示す。粒子ｎの検出確率は、ここには示されていない光学式のセンサの画像高さＨ、画像長さＬ及び画像率ｆにも、また粒子速度にも基づいている。
【００９３】
画像速度ＶBは、主流れ方向の検出体積を横切る各粒子が、連続的な測定の画像において精確に検出される速度として算出されている。
【００９４】
【数１】
2013511031.tif 000003
【００９５】
例えば、Ｌ＝１５ｍｍ及びｆ＝５０Ｈｚでは、値ＶB＝０．７５ｍ／ｓが得られる。迅速な粒子（Ｖi, n ＞ ＶB）は、検出確率Ｐm ＜ １００％で測定される。この検出確率は、次の式で表される時間的な試料分割に相当する。
【００９６】
【数２】
2013511031.tif 000004
【００９７】
この式中、指数ｉは、粒子ｎの粒度クラスを表す。遅い粒子（Ｖi, n ＜ ＶB）は、統計学的に平均して１／Ｐm ＞ １画像で検出される。この場合、それぞれ最初の測定だけが粒度統計を改善するので、粒子速度は、少なくとも画像速度と同じ高さに選定されるべきである。
【００９８】
上記式（２）は、Ｐmが粒子ｎの個別の速度に基づくことを示す。これは、粒子質量分布又は面分布を決定する際に考慮されなければならない。重要なことは、第１に画像毎の粒度分布ではなく、個別の粒度クラスの質量流量部分である。従って、粒子投影面積若しくは粒子質量と速度との積が、粒度統計の基礎である。動かない粒子は、例えば各画像において検出されるが、質量流量に寄与することはなく、従って速度ゼロと判定され、計算時に無視される。
【００９９】
任意の数の画像において全体的に粒度クラスｉ ｎtot,i で、投影面積ａi,n 及び速度ｖi,n の粒子が検出された場合、粒子クラスｉの速度修正された全投影面積は次の式で示される。
【０１００】
【数３】
2013511031.tif 000005
【０１０１】
この場合、粒度クラスｉの修正された投影面積部分αｉは次の式で示される。
【０１０２】
【数４】
2013511031.tif 000006
【０１０３】
流れ方向に対して直交する横方向の流れの形状も考慮し、かつ適当に修正できるようにするために、上記式（３）及び式（４）は、有利には通路幅全体に関係しているのではなく、幅区分ｋ（図６、主流れ方向に対して直交する横方向の離散化"Diskretisierung"）に関係している。この場合、これまでの考え方と類似の式が適用される。
【０１０４】
【数５】
2013511031.tif 000007
【０１０５】
サイトグラス１１の清潔さは、測定の質にとって重要である。サイトグラス１１に対する粒子付着を最小にするために、ガラス材料（Scheibenmaterial）及び／又はガラス表面構造は、物理的及び／又は化学的な付着力、例えばファン・デル・ワールス力（Van-der-Waals-Kraefte）、水素結合（Wasserstoffbruecke）、双極子力（Dipolkraefte）及び／又は液体結合（Fluessigkeitsbruecken）が最小となるように、選択される。静電力も特に重要である。このような静電力は、運動する粒状物が壁に接触する際にしばしば発生する静電気帯電によって高められる。静電的な粒子付着は、導電性のガラス又は透明なプラスチックより成るサイトグラスによって著しく減少されるか又は完全に避けられる。このために、有利な形式で導電コーティングされたサイトグラスが使用される。このような導電コーティングされたサイトグラスにおいては、通路内側のガラス又はプラスチックが、例えばインジウムスズ酸化物（Indiumzinnoxid）より成る膜でコーティングされている。代替コーティングは、特に酸化珪素をベースとした材料又はＴｉＯ２（有利にはＯが化学量論比を下回る）であってよい。さらに、加熱、冷却又は繰り返し加熱及び冷却によって、付着の材料特性が変化せしめられ、それによって汚れが最小限にされる。サイトグラスを例えば圧電素子によって振動させることによって、さらに又は代替的に粒子付着力を克服することができ、それによってサイトグラスのより高い清潔さが得られる。
【０１０６】
さらに、種々異なる製品のための粒子速度も、サイトグラスの汚れができるだけ少なくなるように、最適化される。より高い速度が、サイトグラスの通路内側における流体力学的な境界層の厚さを小さくし、それによって、運動する粒子と付着する粒子との間の、より高い剪断力及び高エネルギーの衝突を生ぜしめる。その結果、流過速度が上昇し、自浄作用が高められる。例えば粉等の微細な製品、及び１０ｍ／ｓよりも高い平均的な流過速度において、導電コーティングされたサイトグラスとの組み合わせにより、自浄作用が勝り、十分に清潔なサイトグラスが得られる。
【０１０７】
これに対して、例えば全粒穀物等の粗い粒子においては、高速の粒子速度は不都合である。何故ならば、微細な製品と比較して、粒子がサイトグラスに衝突する際のより高い慣性力によって、サイトグラスにおける材料堆積がより強固に行われるからである。このような効果は、穀物製品において、特に脂肪及び／又はタンパク質の豊富な粒子表面において発生し、サイトグラスの光学的な特性を低下させる。さらに、高い慣性力は、構成部分及びサイトグラスの摩耗を促進する。このような不都合な影響は、より高い速度において有利である自浄作用に勝るので、より低い速度（＜１５ｍ／ｓ）が有利である。流れ通路の構造的な性質によっても、製品案内は次のように、つまり、粒子がサイトグラスにまったく接触しないか又は希にしか接触しないようになり、それによって粒子付着は避けられるように、最適化される。
【０１０８】
このために、例えば図７ａに示されているように、洗浄エアによって通路を飛躍的に拡張することによって、粒子の存在しない境界層及び該境界層内での渦流の最小化を生ぜしめることができる。このために、製品流２が内側通路５２を通って導かれる。この内側通路５２は、より大きい通路高さを有する外側に配置された外側通路５３の内室内で終わっている。製品流２は、この内側通路５２の端部５５において内側通路５２から流出する。外側通路５３の壁部は２つのサイトグラス１１を有しており、これらのサイトグラス１１は、内側通路５２の前記端部５５の領域内に配置されている。内側通路５２と外側通路５３との間に洗浄エア１０（空気流１０）が流れる。この洗浄エア１０は、製品流２をサイトグラス１１から遠ざけ、それによってサイトグラス１１の汚れを阻止する。
【０１０９】
択一的に、図７ｂによれば、多孔性の側壁５１及び該多孔性の側壁５１を通した均一な空気供給によって、通路を連続的に拡張することによって、粒子の存在しない境界層が生ぜしめられる。図示の実施例では、通路は、１８°の角度αで拡張されている。しかしながら勿論その他の角度、有利には６°〜３０°の角度も考えられる。
【０１１０】
図８ａ及び図８ｂに示した別の変化実施例によれば、引っ込んだサイトグラス１１及び環状の洗浄エアギャップ８５を有する、レーザ光線の直径に相当する孔が、サイトグラス１１の領域に設けられている。図８ａに示した分解した斜視図によれば、洗浄エアは、エア入口８１を通ってエア通路８６に導入され、エア出口８２で環状の洗浄エアギャップ８５内に流入する。洗浄エアギャップ８５から、洗浄エアは孔８４を介して半径方向で通路９内に流入する（図８ｂ参照）。通路９の互いに向き合う２つの側に、それぞれ１つのサイトグラス１１が配置されており、図８ａには、前記サイトグラス１１のうちの１つだけが示されている。このサイトグラス１１は、蓋８３によって固定されている。
【０１１１】
図８ｂの側方の断面図によれば、レーザ光線Ｌが、互いに向き合って配置された２つのサイトグラス１１、２つの孔８４、通路９、並びに該通路９内で案内された製品流を通って導かれている。エア出口８２及び孔８４を通って通路９に向かって流れる洗浄エアに基づいて、製品流内に含まれている粒子がサイトグラス１１まで達することはなく、従ってサイトグラス１１の汚れは避けられる。
【符号の説明】
【０１１２】
１  サンプラ、  ２  粒子、製品流、  ３  閉鎖スリーブ、  ４  光学式の測定器、  ５  サンプリングスクリュー、  ６，７  光学式のセンサ、  ８  個別化装置及び拡散器、  ９  通路、  １０  空気流、洗浄エア、  １１，１１′  サイトグラス、  １２  スクリュー周壁、  ２２  落下管、  ３１  駆動装置、  ５１  側壁、  ５２  内側通路、  ５３  外側通路、  ５５  端部、  ８１  エア入口、  ８２  エア出口、  ８３  蓋、  ８４  孔、  ８５  洗浄エアギャップ、  ８６  エア通路、  Ｈ  画像高さ、  Ｌ  画像長さ（レーザ光線）、  ｆ  画像率、  ＶB  画像速度、  ｉ  指数、  （Ａ）  収容位置、  （Ｂ）  待機位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【国際調査報告】
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