(57)【要約】本発明は、濃度の密度に関する二つの不正確な伝統的アプローチに対する改良法を提供する。第一は溶質が完全に溶媒に不溶あり、第二は溶解性溶質に基づいて仮定されていることである。今回改良された関係は、濃度―密度モデルと称されている。このモデルでは、多成分固体／液体又は液体／液体混合物に対する濃度‐密度関係を理論的に決定することが可能である。濃度‐密度モデルには加法体積係数（ＡＶＣ）と称する新しい概念が含まれている。この概念は混合物の正味体積が常に各成分の体積の和と同じではないという事実対して補償している。この改良濃度‐密度モデルは流体管理製造者に対して現在の密度測定器具の助けによりオンラインで混合物濃度を正確に決定する方法を提供する。
2004531744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体又は液体成分を液体キャリヤ成分（閉回路制御）と混合することが必要な連続工程の出力を自動制御する方法であって、該方法が；
ａ）液体キャリヤ成分に対して１又はそれ以上の固体の重量％及び／又は１又はそれ以上の液体濃度のための量的目標を設定する工程；
ｂ）上記固体及び／又は液体を液体キャリヤ成分と連続的に混合する工程；
ｃ）混合物の密度を測定する工程；
ｄ）混合物中の固体重量％及び／又は液体濃度を下記式で計算する工程；
【数１】
2004531744.tif 000012
（ここで、ρLは、液体キャリヤ成分の密度であり、ｋiは、各固体又は液体に対する加法体積係数（ＡＶＣ）であり、ｘiは、各固体に対する乾燥重量％又は各液体に対する濃度であり、（ρS）iは、各固体又は液体の密度であり、及びρMは混合物の密度である。）
ｅ）計算した固体重量％又は濃度を目標固体重量％又は濃度と比較する工程；及び
もし、計算重量％又は濃度が目標固体重量％又は濃度より多いか又は少ない場合に、
ｆ）上記工程ｂ）において混合される固体又は液体量を降下又は上昇させる工程；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
固体又は液体成分を液体キャリヤ成分（閉回路制御）と混合することが必要な連続工程の出力を手動制御する方法であって、該方法が；
ａ）混合物の密度を測定する工程；
ｂ）混合物中の固体重量％及び／又は液体濃度を下記式で計算する工程；
【数２】
2004531744.tif 000013
（ここで、ρLは、液体キャリヤ成分の密度であり、ｋiは、各固体又は液体に対する加法体積係数（ＡＶＣ）であり、ｘiは、各固体に対する乾燥重量％又は各液体に対する濃度であり、（ρS）iは、各固体又は液体の密度であり、及びρMは混合物の密度である。）
ｃ）混合物の濃度に対して操作の現段階に関して決定した混合物濃度結果を利用する工程；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
連続コーティング工程の出力を制御する方法であって、該方法が；
ａ）基板上にコートされる１又はそれ以上の固体重量％のための量的目標を設定する工程；
ｂ）キャリヤ流体を介して基板に固体を連続的に塗布する工程；
ｃ）スラリーの密度を測定する工程；
ｄ）スラリー中の固体重量％を下記式で計算する工程；
【数３】
2004531744.tif 000014
（ここで、ρLは、溶媒の密度であり、ｋiは、各固体に対する加法体積係数（ＡＶＣ）であり、ｘiは、各固体に対する乾燥重量％であり、（ρS）iは、各固体の密度であり、及びρMはスラリーの密度である。）
ｅ）計算した固体重量％を目標固体重量％と比較する工程；及び
もし、計算重量％が目標固体重量％より多いか又は少ない場合に、
ｆ）上記工程ｂ）において塗布した固体量を降下又は上昇させる工程；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
基板がペーパーウエッブであり、かつ固体成分がクレーを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
シロップを調製するための連続工程の出力を制御する方法であって、該方法が；
ａ）シロップの中にブレンドするために、１又はそれ以上の炭水化物及び／又は液体含有炭水化物の濃度のための量的目標を設定する工程；
ｂ）炭水化物及び／又は液体含有炭水化物、及び希釈液体を容器に連続的に供給し、液体を混合して、スラリーを形成する工程；
ｃ）スラリーの密度を測定する工程；
ｄ）スラリー中の炭水化物濃度を下記式で計算する工程；
【数４】
2004531744.tif 000015
（ここで、ρLは、溶媒の密度であり、ｋiは、各固体に対する加法体積係数（ＡＶＣ）であり、ｘiは、各固体に対する乾燥重量％であり、（ρS）iは、各固体の密度であり、及びρMはスラリーの密度である。）
ｅ）計算した炭水化物濃度を目標炭水化物濃度と比較する工程；及び
もし、計算炭水化物濃度が目標炭水化物濃度より多いか又は少ない場合に、
ｆ）上記工程ｂ）において供給される、炭水化物量及び／又は液体含有炭水化物の体積を降下又は上昇させる工程；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
炭水化物が蔗糖を含み、及びコーンシロップ及び高果糖コーンシロップを含む液体含有炭水化物が、水を含む希釈液体と混合されている請求項５に記載の方法。
【請求項７】
液体キャリヤ成分中の固体又は液体成分濃度を決定する方法であって、該方法が；
ａ）混合物の密度を測定する工程；
ｂ）混合物中の固体重量％及び／又は液体濃度を下記式で計算する工程；
【数５】
2004531744.tif 000016
（ここで、ρLは、液体キャリヤ成分の密度であり、ｋiは、各固体又は液体に対する加法体積係数（ＡＶＣ）であり、ｘiは、各固体に対する乾燥重量％又は各液体に対する濃度であり、（ρS）iは、各固体又は液体の密度であり、及びρMは混合物の密度である。）
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
下記式で表される関係となるように、成分が、溶媒と結合されるときにその成分により生じる体積変化を決定することからなる成分を特徴付ける方法：
ｋ＝１−｛（ＶＴb−ＶＴa）／ＶS ｝
（ここで、ｋは、加法体積係数（ＡＶＣ）であり、ＶＴbは、混合前の溶質と溶媒の全体積であり、ＶＴaは、混合後の溶質と溶媒との全体積であり、及びＶSは、溶質の体積である。）。
【請求項９】
請求項８に従って決定される様々な化合物に対し、溶解に基づく体積損失を希釈に基づく体積損失の収集と比較することを含む公知の組成のサンプルを同定する方法。
【請求項１０】
１）溶媒（ＷL）の質量を計算する工程；
２）式（１２）を使用して混合される溶媒の体積を計算する工程；
ＶL＝ＷL／ρL  （１２）
３）溶質（ＷS）の質量を計算する工程；
４）式（１３）を使用して混合される溶質の体積を計算する工程；
ＶS＝ＷS／ρS  （１３）
５）式（１４）を使用して混合前（ＶＴb）の物質の全体積を計算する工程；
ＶＴb＝（ＶL＋ＶS）      （１４）
６）溶質と溶媒とを混合する工程；
７）式（１５）を使用して混合後（ＶＴa）の物質の全体積を決定するために混合物の密度を測定する工程；
ＶＴa＝（ＷL＋ＷS）／ρM  （１５）
及び
８）式（１６）を使用して加法体積係数を計算する工程；
ｋ＝１−｛（ＶＴb−ＶＴa）／ＶS ｝    （１６）
により、単一相固体又は液体溶質に対してＡＶＧが、決定される請求項１〜９のいずれかの項に記載の方法。
【請求項１１】
１）スラリー（ｍ）の濃度を計算する工程；
２）式（１７）及び式（１８）を使用して、スラリーの１ユニット質量に基づいて溶媒（ＶL）と溶質（ＶS）の体積を計算する工程；
ＶL＝（１−ｍ）／ρL  （１７）
ＶS＝ｍ／ρS  （１８）
３）式（１９）及び式（２０）を使用して混合前（ＶＴb）及び混合後（ＶＴa）の物質の全体積を決定する工程；
ＶＴb＝（１−ｍ）／ρL＋ｍ／ρS （１９）
ＶＴa＝１／ρM                      （２０）
及び
４）式（２１）を使用して加法体積係数を計算する工程；
ｋ＝１−｛（ＶＴb−ＶＴa）／ＶS ｝    （２１）
により、スラリー中の二相溶質に対してＡＶＣが決定される請求項１〜９のいずれかの項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多成分の固体／液体又は液体／液体混合物の濃度の測定法に関する。そのような混合物の密度が知られているか又は測定できるどのような状況においてもこの測定法は適用可能である。本発明は、そのような混合物を扱い、混合物濃度に依存する連続工程の制御を改良するための手段を提供し、従って効率的にモニターし、それらの工程を稼動させる点から製造を助けることである。本発明で得られるデータは、例えば、ペーパーコーティング工程において、公知のプロセス流体を目標濃度に制御するために；食品（ケチャップ、マヨネーズ、シロップ）、身体ケア製品（スキンクリーム、シャンプー）、医薬品、ペイント、石油ブレンド品、及びその他のそのような製品の製造においてバッチ又は連続比ブレンドの正確さをオンラインで確かめるために；及び密度モニタープロセス制御システムで必要な過剰経験的仕事を除去するために使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
固体／液体又は液体／液体混合物の溶質量は、‐通常混合物濃度と表現されている‐混合物濃度と密度の間に存在している関係を利用して混合物の真の密度から測定することができる。この関係は、各混合物に独特の混合物濃度と密度との間の相関関係からなる。一般的には、溶質／溶媒混合物（溶液又はスラリー）に対しては独特の関係が存在する。
【０００３】
濃度の密度に関する二つの不正確で伝統的なアプローチに対して改良することが以下に規定されている。第一は、溶質が完全に溶媒に溶けていないと仮定した非線形モデルである。第二は、溶解性溶質に基づく線形モデルである。ここで改良した関係は濃度‐密度モデルと称されている。このモデルにより、多成分固体／液体又は液体／液体混合物に対して濃度‐密度関係の理論的測定が可能である。加法的体積係数（ＡＶＣ）と称される新しい概念がこの濃度‐密度モデルに含まれている。この概念は、混合物の正味体積が各成分の体積の総和とは常に等しいとは限らないという事実の非線形モデルを補償している。
【０００４】
ここに詳細に述べられているように、この改良濃度‐密度モデルにより、流体管理製造において現在の濃度測定機器の助けで混合物濃度をオンラインで正確に測定する方法が得られる。本発明の濃度‐密度モデルにより、そのような測定法が以前実際的でなかった製造モデルにおいて正確な濃度測定が可能である。これらの濃度測定は同時に製造工程を制御するのに使用することができる。
【０００５】
固体／液体混合物濃度が、混合物の液体相を蒸発させる前後の両方のサンプル重量を測ることにより実験室で決定されることは普通のことである。このアプローチは非常に正確であるが、オフラインを含まなければならないので測定時間とサンプル時間の間の大きな時間の遅れになる。この時間の遅れはこの測定法が有益である製造適用数を減少させる。
【０００６】
オンライン又はオフラインのいずれかの他の方法が間接的に濃度を決定している。固体／液体又は液体／液体混合物の特性（例えば、密度、ガンマ線吸収、及びその他）は経験的に混合物濃度と相関している。だから混合物濃度はその特性（オンライン又はオフライン）の測定から計算することができる。
【０００７】
しかしながら、全てのそれらの方法は、ある難題に直面する。正確さのために、測定される各混合物は混合物濃度と密度間の関係の経験的な決定が必要である。多くの混合物が含まれるとき、このことは大変重要な作業になる。この作業を最小にするために、混合物濃度をその密度に関係付ける二つのモデルのうち一つが通常使用されている。
【０００８】
［非線形モデル（不溶性、二成分システム）］
溶質（Ｓ）は完全に溶媒（Ｌ）に不溶である混合物（Ｍ）の場合のモデルで、体積（Ｖ）は加法的である。
ＶM＝ＶS＋ＶL  （１）
それゆえ、
ｍM／ρM＝  ｍM・ｘS／ρS ＋  ｍM（１−ｘS）／ρL    （２−１）
ここで、ｍは、質量、及びρは、密度であり、又は
１／ρM＝ｘS／ρS ＋  （１−ｘS）／ρL                （２−２）
【０００９】
混合物の溶質量を求めて解くと、
ｘS＝ρS（ρM−ρL）／ρM（ρS−ρL）                    （３）
式（３）はまた下記のように書き換えることができる。
ｘS＝ρS／（ρS−ρL）−ρS・ρL／（ρS−ρL）・（１／ρM）  （４）
それゆえ、混合物濃度をその密度の逆数に対してプロットすると、
傾き＝ρS・ρL／（ρS−ρL）；ｙの切片＝ρS／（ρS−ρL）である。
【００１０】
［線形モデル（溶解性、二成分システム）］
溶質が溶媒に溶解性であると考えられた混合物の場合のモデルであり、混合物の密度は二成分の質量比に基づいて、純粋溶媒（Ｌ）の密度から純粋溶質（Ｓ）の密度まで線形に変化すると仮定されている。
このモデルは式（５−１）で表される。
ｘS＝（ρM−ρL）／（ρS−ρL）                  （５−１）
これは、はまた下記のように書き換えることができる。
ｘS＝‐ρL／（ρS−ρL）＋ρM／（ρS−ρL）      （５−２）
それゆえ、混合物の固体量をその密度に対してプロットすると、
傾き＝１／（ρS−ρL）；ｙの切片＝‐ρL／（ρS−ρL）である。
【００１１】
上記モデルの両方において、式の組成は以下のように定義される。
ＶM＝全システムの体積（混合物体積）
ＶS＝溶質の体積
ＶL＝溶媒の体積
ｍM＝全システムの質量（混合物質量）
ｘS＝溶質の質量割合
ｘL＝溶媒の質量割合
ρM＝混合物の密度
ρS＝溶質の絶対密度（バルク密度でない）
ρL＝溶媒の密度
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、使用されたこれらの共通モデルの両方は仮説が誤っている。非線形モデルにおいては、成分は完全に互いに不溶性であるということを意味し、成分の体積は、完全に加法的であると仮定されている。これは非常にまれなケースである。実在のケースの殆どは溶解性又は部分的溶解性溶質の溶液を利用する。これらのケースでは、このモデルは溶液の濃度を過大評価する傾向がある。線形モデルにおいては、仮定は失敗である。それは溶質と溶媒との分子間相互反応を補償していないからである。どちらのケースにおいても、しばしば仮設は表１に示されるように、大きなエラーを導き、結果は有益でない。
【００１３】
【表１】
2004531744.tif 000003
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、混合物の真の密度を使用することで固体／液体又は液体／液体混合物の濃度を予測するための新しい方法を提供することである。この方法はモデル、ここでは濃度‐密度モデルと称されている、を使用しており、これは混合物の濃度と密度に関係する現在の方法を改良するものである。このモデルは加法体積係数（ＡＶＣ）として称される新しい概念を導入しており、これは、溶質を溶媒中に溶解又は混合後に生じる体積変化を反映している。ＡＶＣは重要な概念であり、ＡＶＣによりこの方法は現在の技術に対して有利になる。
【００１５】
本発明は、現在の技術に比べより正確な濃度測定法を与え、広い範囲に適用される。その結果、本発明は、溶液密度のオンライン測定と結合すると、プロセス流体濃度の正確で、連続的な実時間フィードバックを与える。この測定法は、製造工程を効率的にモニターし及びそれらのプロセスを稼動して製造を助けることができる点で様々な産業に有益である。特にこのデータは製造プロセスに基づいて下記のようなことをするために使用することができる；
１）公知のプロセス流体を目標濃度に制御する、例えば、ペーパーコーティングプロセスにおいて：
２）食品（ケチャップ、マヨネーズ、シロップ）、身体ケア製品（スキンクリーム、シャンプー）、ペイント、石油ブレンド品、及びその他のようなバッチ又は連続比ブレンドの正確さをオンラインで確かめる；及び
３）密度モニタープロセス制御システムで必要な過剰経験的な仕事を除去する。
【００１６】
本発明は、下記式により測定混合密度（ρM）を濃度（ｍ）に正確に変換する点を改良することである。
【００１７】
【数６】
2004531744.tif 000004
【００１８】
ここで、ρLは、溶媒の密度（温度―独立）であり；ｋiは、各溶質に対する加法体積係数であり；ｘiは、各溶質に対する乾燥重量％であり；（ρS）iは、各溶質の密度（温度‐独立）であり；及びρMは、混合物の密度（温度‐独立）である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、混合物の真の密度の使用によって固体／液体又は液体／液体混合物の濃度を予測するための新しい方法を提供する。この方法は、現在のどのような方法又は技術より、より広い応用範囲でより正確な濃度測定が可能である。濃度‐密度モデルとしてここで称しているモデルの助けで混合物の濃度と密度の関係を理論的に決定することからなる。
【００２０】
濃度‐密度モデルは、もし溶解力のレベルが混合物の成分間に存在しているなら、混合物の体積（スラリー又は溶液）が混合物の成分の結合オリジナル体積とは異なっているという基本的で直接的な原理に基づいて見出されている。このモデルは、加法体積係数（ＡＶＣ）として称される新しい概念を含んでおり、溶質を溶媒中に溶解又は混合後に生じる体積変化量を測る。以下に見られるように、このモデルは混合物濃度を計算するために混合物中の溶質の成分と混合物密度の測定値を使用する。簡単に実施するために、混合密度の正確な測定が行われていると仮定されている。
【００２１】
［濃度‐密度モデルファクター］
ｋiは、ｉ番目の溶質成分用の加法体積係数である；ｆ（濃度、温度）。
ｘiは、全溶質混合物の溶質質量割合である。
（ρS）iは、ｉ番目の溶質の密度であり、温度に依存している。
ρLは、溶媒の密度であり、温度に依存している。
ρMは、混合物の密度であり、温度に依存している。
ｍは、濃度（割合として表現されている）である。
ＶMは、混合物の体積である。
ＶSは、混合物中の溶質の体積である。
ＶLは、混合物中の溶媒の体積である。
ｃiは、ｉ番目の溶質成分に対する熱拡散係数である。
ｃLは、水に対する熱拡散係数である。
ｃMは、混合物に対する熱拡散係数である。
【００２２】
【数７】
2004531744.tif 000005
【００２３】
上記表示は、製造温度と密度参考温度との間の温度差による密度の変化により生じる濃度補正を表す。
【００２４】
[濃度‐密度モデル（マルチ成分システム）]
モデルの基本原理は簡単で直線的である。混合物の体積（スラリー又は溶液）は、もし溶解性のレベルがそれらの成分間に存在している場合、混合物成分の元の体積とは異なっている。これは非溶解性成分の場合と同様に式（６）で表される。
ＶM＝ＶS＋ＶL   （６）
【００２５】
混合物質量の一つのユニットに対して、混合物と液体の体積はそれぞれ、
ＶM＝１／ρM、及びＶL＝（１−ｍ）／ρLとして得ることができる。溶質については、混合状態にあるときそれらの体積は式（７）で表される。
【００２６】
【数８】
2004531744.tif 000006
【００２７】
式（６）と（７）から式（８）を得ることができる。
【数９】
2004531744.tif 000007
【００２８】
上記式（８）を解くことにより、混合物の濃度は式（９）として導かれる。
【数１０】
2004531744.tif 000008
【００２９】
上記式（９）を書き換えると、式（１０）になる。
【数１１】
2004531744.tif 000009
【００３０】
上記式（１０）は、ＡＶＣが一定であると仮定すると、濃度が混合物濃度の逆数に線形比例することを示している。この関係は、加法体積係数（ＡＶＣ）、溶質の成分、及び全混合物成分の密度に依存し、傾きとｙ軸切片を有する。それらの変数が知られている場合、この関係は予測濃度の改良方法を与える。
【００３１】
別の態様では、ＡＶＣが濃度と温度の関数であり、密度は温度の関数であるから、補正はそれらの依存度を考慮する必要がある。例えば、ＡＶＣが濃度に伴って大きく変化すると、ＡＶＣ及び濃度は同時にイタレーション技術を使用して同時に解かれなければならない。別のアプローチは問題の変数に関して式（１０）を微分することである。例えば、溶解成分の密度に関する温度の効果は濃度と温度との下記式（１１）の関係を結合させることで補償されることができる。
（ρi）＝ｃi（ΔＴ）      （１１）
【００３２】
Ｔの関数としてρに関して式（１０）を微分することにより、下記式のような混合物濃度の影響を評価することができる。
【００３３】
【数１２】
2004531744.tif 000010
【００３４】
最も基本的形式（１０）であっても、濃度と温度との効果を無視すると、このモデルは、測定密度以外の入力を必要とする。これらの追加入力は下記のものからなる。
１）混合物溶媒の密度
２）混合物内の各溶質、液体又は固体の真の密度
３）溶質混合物の組成、及び
４）混合物内の各溶質に対するＡＶＣ
【００３５】
混合物成分の密度は一定であり、通常様々なソースから利用できる。
一方、溶質混合物の組成は製造からの知識が必要である。多くの製造環境では、測定される混合物は内部でなされるので、各溶質の組成を知ることができる。
【００３６】
ＡＶＣは独特な溶質―溶媒混合物として導入される。このようにして、このＡＶＣは使用に際し、各原料に対して一度決定されなければならない。規定時間外では、ＡＶＣが記録されると、それらのデータを得ることは成分密度を得ることほど難しくはない。
【００３７】
図１は、加法体積係数の概念を示している。完全不溶性成分は完全に加法性の体積を有する。この例は、１単位体積の砂と２単位体積の水は３単位体積の混合物と等しいことを示している。部分的又は完全な溶解性成分は加法なものより少ない体積を有する。カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）と水の例を示している。ＣＭＣは部分的に水溶性である。この例は、２単位体積の水に１単位体積のＣＭＣを加えると混合物の体積は３単位体積より少なくなることを示している。具体的な例を表２に見ることができる。
【００３８】
【表２】
2004531744.tif 000011
【００３９】
このＡＶＣ、及びこのＡＶＣを決める方法は、２成分システムのために以下に定義されている。この方法はまた多成分システムに適用可能である。
[加法体積係数因子]
ｋは、溶質成分のための加法体積係数：ｆ（濃度、温度）
ｍは、実験方法により測定された混合物濃度
ＶＴbは、混合前の物質の全体積
ＶＴaは、混合後の物質の全体積
ＷSは、溶質の質量
ＷLは、溶媒の質量
ρSは、溶質の密度（知られている）
ρLは、液体（溶媒）の密度（知られている）
ρMは、混合物の密度
Ｖｓは、混合される溶質の体積
ＶLは、混合される液体（溶媒）の体積
【００４０】
［ＡＶＣを決定する方法］
単相溶質用（固体又は液体）
１）溶媒（ＷL）の質量の測定
２）混合される溶媒の体積の計算
ＶL＝ＷL／ρL                （１２）
３）溶質（ＷS）の質量の測定
４）混合される溶質の体積の計算
ＶS＝ＷS／ρS                （１３）
５）混合前（ＶＴb）の物質の全体積の計算
ＶＴb＝ＶL  ＋  ＶS          （１４）
６）溶質及び溶媒の混合
７）混合後（ＶＴａ）の物質の全体積を決めるための混合物密度の測定
ＶＴa＝（ＷL＋ＷS）／ρM      （１５）
８）加法体積係数（ｋ）の計算
ｋ＝１−｛（ＶＴb−ＶＴa）／ＶS｝      （１６）
【００４１】
［ＡＶＣを決定する方法］
２相溶質用（スラリーの形にある溶質）
１）スラリー（ｍ）の濃度の測定
２）スラリーの１単位質量に基づく溶媒（ＶL）及び溶質（ＶS）の体積の計算
ＶL＝（１−ｍ）／ρL                  （１７）
ＶS＝ｍ／ρS                          （１８）
３）混合前（ＶＴb）及び後（ＶＴa）の物質の全体積の決定
ＶＴb＝（１−ｍ）／ρL ＋  ｍ／ρS      （１９）
ＶＴa＝１／ρM                          （２０）
４）加法体積係数（ｋ）の計算
ｋ＝１−｛（ＶＴb−ＶＴa）／ＶS ｝      （２１）
【００４２】
ＡＶＣへの温度の影響を無視すると、溶質―溶媒組のＡＶＣと溶質‐溶媒混合物濃度との間の関係は、複合濃度での混合物のＡＶＣを決定し、回帰分析を用いることで得ることができる。また温度の影響を含めてこの実験を進めることにより、温度と濃度の関数としてＡＶＣを表現する関係が明らかになる。この場合、ＡＶＣは非線形として、例えば、それらに依存する変数の一つ又は二つに依存する関数として表される。しかしながら、製造環境内では、それらの変数（温度、濃度）は、狭い範囲内で機能するであろう。それゆえ、ＡＶＣは、特定の応用に対してそれらの変数の一つに依存するか又は全く依存しないように多分簡単化することができる。
【実施例１】
【００４３】
［実施例１：塗布基板の％固体の制御］
本発明の一つの応用はペーパーウエッブのような基板に塗られるコーティングスラリーの％固体のオンライン測定である。このコーティング％固体は次いでペーパーウエッブ上へのコーティングスラリーの塗布をより効率的に制御するように使用される。％固体がしばしばペーパーウエッブに塗られる塗布量に影響する一次塗布特性であると云う事実によりこの利点がわかる。コーティングスラリーの％固体の測定量の正確さが改良されるので、コーティングスラリー量の制御がまた改良される。
【００４４】
具体的には、次の製造情報がオンライン制御システムに利用できる製造環境が与えられる。
１）ドライコーティング成分比
２）混合物中の成分濃度と各コーティング成分の加法体積係数との間の関係
３）コーティングスラリーの密度のオンライン測定
４）各コーティング固体又は溶質の真の密度；次の計算がコーティングスラリー％固体を決定するために制御システム内に生じること：
Ａ：濃度‐密度の関係の決定
Ｂ：コーティングスラリーの％固体の評価
Ｃ：評価した％固体に基づくＡＶＣの計算
Ｄ：コーティングスラリーの実際の％固体を決定するためのイテレーションプロセスの利用（例えば、ニュートンの方法）（ＡＶＣが一定値に正確に減少する製造環境では、ニュートンの方法の使用は必要ではない。このことによって、含まれる計算がかなり減少する）
【００４５】
概して、本発明のこの応用は、水のスラリーの中に放出された固体と共に基板の連続的なコーティングをモニターする方法を提供する。この適用において第１工程は、スラリーに対する目標固体重量％をセットする工程である。即ち、本発明を実施するために、コーティングスラリー中の固体重量％が命令により望ましい特性を有する塗布基板を与えるかを決定しなければならない。その目標固体重量％を決定すると、連続した産業コーティングラインに基板を塗布するのに望ましい、適当量の水と固体又は適当な固体量を与えるように進める。
【００４６】
本発明を実施するために、オンライン密度測定システムをラインの中に入れることにより従来の産業塗布ラインを修正することができる。図２を参照すると、産業コーティングライン１は、コーティング運転タンク４、ポンプ５、及びコーティングスラリーバス１４を有している。これらの要素はパイプ７で結合されている。ロール８は部分的にバス１４中に沈められており、基板９はバスを通してロールの回りを移動し、バスでは基板９はコーティングスラリー１３に接触している。コーティングスラリーの組成と共にオンライン密度測定値６は分散制御システム１０に入力として供給される。
【００４７】
本発明により、分散システム１０はそれらの入力をコーティングの固体重量％に変換する。これは、順にスラリーに対して目標コーティング固体重量％と比較される。もし差がある場合には、分散制御システム１０はこの差を修正するために適当に流量制御バルブ１１及び１２でコーティング流入量２及び３を調整する。
【００４８】
この例は一つの特別なコーティング工程における使用を示している。しかしながら、当業者はこの発明が実質的にいずれの現在のコーティング方法に同様に適用できることがわかる。
【００４９】
［実施例２：シロップ製造の制御における経験的作業の最小化］
本発明の他の応用は、水に溶解された砂糖の濃度、通常ブリックス（°Brix）と称されている、のオンライン測定法である。この測定法は、缶詰フルーツで使用されているようなシロップを造る工程を制御するために使用される。このような制御によって食品製造者は製造物の砂糖の量を制御することができる。消費者は時間経過を超えて一貫したテイストが得られ、及び／又はある健康状態にあることが重要である、最大の砂糖量を知ることができる。
【００５０】
ブリックスを測定する現在の方法はシロップ密度の測定量をブリックスに変換する方法を伴う。このことは公共で利用可能な、長年にわたる変換テーブルを使用することで為されている。コントロールシステムに組み込まれるとき、これらの変換はオンラインに含められるので、実時間ブリックス測定値を与える。しかしながら、これらの変換テーブルは、処理されたものより多分異なっていた砂糖溶液を使用して作り出されていた。このことによって密度のブリックスへの変換の間、あるエラーの量が発生する。
【００５１】
このエラーを克服するために、製造者は、それらの特定の製造物に対するこの変換関係を再発展させることができる。しかしこの工程は、非常に時間浪費になる。多くのこのような関係は発展されなければならないとき、伴う時間的要求は押えることができる。
【００５２】
実施例１で述べたオンライン制御システムと関係して使用するとき、この発明によって、正確に密度をブリックスに変換するための方法を与えると同時にそれらの変換関係を手動で発展させるのに必要な時間浪費の必要性は排除される。
【００５３】
この応用の第１工程は、希釈シロップに対する目標ブリックスをセットすることを含む次に、濃縮シロップと希釈水の流れは、目標ブリックスで希釈シロップを維持するように制御される。
【００５４】
図３を参照して、濃縮されたシロップ３１、３２及び３３は、流量バルブ４３により制御された比で濃縮混合物３４として共にブレンドされる。この濃縮混合物はポンプ３５を通して混合ティー３６に移動する。混合ティーでは水供給ヘッダー４０からの水とブレンドされる。この希釈混合物は、スタティックミキサー３８を通ってオンライン密度メーター３９に移動する。
【００５５】
分散制御システム４１は次いで本発明に従い入力をブリックスに変換する。このことは順に、目標ブリックスと比較される。もし差が存在すると、分散制御システムは流量制御バブル４３を調整して、その差を修正する。
【００５６】
このように本発明は説明されるが、同様なことを多くの方法で変えることができることは明白である。このようなバリエーションは本願発明の請求の範囲及び精神から逸脱するものではなく、全てのこのような変形は本願発明の一部を同様に構成することは当業者では明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】加法体積係数の概念を図示するものである。
【図２】ラインの中に組み込まれた、本発明に従うオンライン測定システムを有する産業コーティングラインを模式的に表したものである。
【図３】本発明によって操作される分散制御システムを有するフルーツ缶詰ラインを模式的に表したものである。
【符号の説明】
【００５８】
１  産業コーティングライン
２、３  コーティング流入量
４  コーティング運転タンク
５、３５  ポンプ
６  オンライン密度測定量
７、３７  パイプ
８  ロール
９  基板
１０、４１  分散制御システム
１１、１２、４３  流量制御バルブ
１３  コーティングスラリー
１４  コーティングスラリーバス
３１、３２、３３  濃縮シロップ
３４  濃縮混合物
３８  スタティクミキサー
３９  オンライン密度メーター
４０  水供給ヘッダー
４２  フルーツ缶詰ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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