ПРОБООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗЯТИЯ РЕПРЕЗЕНТАТИВНОЙ ПРОБЫ МОЛОКА И СПОСОБ ОТБОРА РЕПРЕЗЕНТАТИВНЫХ ПРОБ МОЛОКА
SAMPLING DEVICE FOR TAKING REPRESENTATIVE MILK SAMPLES AND METHOD FOR SELECTING THEM

Область техники
[001] Настоящее изобретение относится к пробоотборному устройству для взятия репрезентативной пробы молока в заданном количественном диапазоне из транспортирующего трубопровода, по которому транспортируется молоко, например, с интервалами транспортировки неизвестной продолжительности, и способу отбора репрезентативных проб молока.
Уровень техники
[002] Хотя в производстве продуктов питания под термином «молоко» в основном понимают коровье молоко, а также молоко от коров, молоко, произведенное другими одомашненными и выращиваемыми на ферме животными, которые помимо коров также включают овец и коз, и также используемое людьми в качестве пищи.
[003] Молоко является натуральным продуктом и, естественно, в сыром и, в частности, необработанном виде, так называемом сыром молоке, содержит микробы. Поэтому помимо определения содержания жира в сыром молоке, загрязнение микробами является характеристикой для определения качества молока. Например, в Германии классификация молока по коммерческим классам регулируется Нормативом качества молока, который определяет критерии классификации, такие как общее количество бактерий, содержание белка и жира, точка замерзания и идентификация возможных ингибиторов, таких как антибиотики, которые препятствуют дальнейшей переработке молока в йогурт или сыр. Например, общее количество бактерий является показателем промышленной гигиены и здоровья животных. Кроме того, на основе отклонений точки замерзания молока может быть обнаружено разбавление водой.
[004] Например, для здоровья животных важен контроль сырого молока на наличие бактерий, которые могут вызывать воспаление молочных желез у одомашненных животных, особенно для здоровья вымени молочных коров (и других одомашненных животных), для исключения возможных рисков при производстве молока, например, потери животного из-за болезни, и возможный риск здоровью человека.
[005] Кроме того, сбор проб молока в рамках так называемого «теста на беременность» важен для контроля состояния беременности кормящих животных при производстве молока.
[006] Хотя отбор проб молока важен с различных точек зрения (например, определения качества молока и/или контроля здоровья вымени и/или контроля состояния беременности животного), в любом случае получение репрезентативных проб в контролируемых условиях важно для значимых результатов тестирования, а также в интересах производителя молока. Например, загрязнение пробы обычно можно увидеть только в том случае, если бактериальная культура выращивается в лаборатории, хотя на этот момент уже понесены расходы на исследование, и при этом из загрязненной пробы невозможно получить значимый результат. Важность контролируемого отбора проб также очевидна из того факта, что даже самые небольшие ошибки при отборе проб могут привести к возможному масштабному загрязнению проб микробами из окружающей среды, поскольку пробы отбираются на месте доения, а не в «клинически чистой» среде.
[007] Например, при определении качества молока, для которого важно содержание жира, а также возможное бактериальное загрязнение, репрезентативность пробы молока важна при взятии пробы, поскольку содержание жира в молоке изменяется во время процесса доения. В частности, содержание жира в молоке во время доения обычно увеличивается с менее чем 1% жира в начале доения до 8 - 10% в конце доения. Если репрезентативная проба молока должна быть взята во время доения, при взятии пробы важно как можно лучше «разложить» или отсканировать весь процесс доения от начала до конца. Это гарантирует, что для каждой отдельной секции доения соответствующие доли составляющих молока войдут в пробу.
[008] В этом контексте следует также учитывать так называемый «эффект переноса», когда порции молока от последнего доенного животного попадают в пробу следующего доенного животного и, следовательно, загрязняют его. Принимая во внимание современное генетическое тестирование, которое может обнаруживать малейшие количества составляющих молока, пробы молока, загрязненные таким образом, более не могут использоваться для испытаний этих проб.
[009] Кроме того, надоенное молоко, в частности, при температуре тела доимого животного, имеет тенденцию к разделению в течение короткого времени. Этот процесс разделения обычно известен как образование сливок и вызывается жировыми шариками в молоке, которые имеют меньший удельный вес, чем другие компоненты молока, и поднимаются на поверхность молока в течение нескольких минут, быстрее или медленнее в зависимости от их размера. В результате, только по этой причине ингредиенты в молоке никогда не распределены равномерно.
[0010] В классическом случае репрезентативную пробу молока получают путем сбора всего молока в доильном ведре во время доения и его интенсивного перемешивания сразу после доения, или неоднократного переливания между двумя доильными ведрами. Сразу после этого процесса смешивания по меньшей мере одна проба молока отбирается из центра ведра с помощью специального небольшого ковша и помещается в стандартную аналитическую бутылочку, что позволяет избежать загрязнения. Стандартные аналитические бутылочки имеют емкость от 40 до 50 мл и обычно содержат консервант, например Pronopol, в виде таблеток. Путем маркировки заполненной аналитической бутылочки, как правило, порядковым номером, номером RFID (радиочастотной идентификации) или штрихкодом, проба молока может быть закреплена за животным и проанализирована в лаборатории.
[0011] На сегодняшний день наиболее распространенный способ отбора проб молока осуществляется с помощью стационарного или передвижного молокомера, установленного в доильном зале. При помощи этих устройств определенная часть, обычно приблизительно от 1% до 2%, отделяется от молока, протекающего непрерывно или небольшими порциями, с помощью калиброванной насадки и подается в съемную промежуточную накопительную емкость, которая обычно имеет объем приблизительно от 400 до 750 мл. В конце процесса доения содержимое этой емкости очень интенсивно перемешивают, выливая несколько раз в другую чашу, и сразу же после этого заполняют аналитическую бутылочку, объем которой обычно составляет приблизительно от 40 до 50 мл. Этот дорогостоящий способ отбора проб зависит, таким образом, не только от точного процесса разделения, но также от тщательной и надежной ручной работы специалиста по отбору проб. Если эта операция, которая должна выполняться на месте и во время доения, не выполняется с должной тщательностью, полученные результаты проб являются бесполезными. Тот факт, что такая ошибка не выявляется сразу, особенно серьезен.
[0012] В другом известном способе отбора проб, проба молока автоматически и напрямую заливается в аналитическую бутылочку в конце доения с использованием электронного молокомера, использующего так называемый «способ частичного разделения». В процессе доения небольшой процент надоенного молока непрерывно отделяется в стационарный контейнер для проб. В конце доения в контейнер для проб периодически подают атмосферный воздух, чтобы обеспечить необходимое перемешивание молока, собранного в контейнере для проб для репрезентативной пробы. После этого часть смешанного молока выливается непосредственно в аналитическую бутылочку, а остальная часть всасывается в молокопровод и подается в дальнейшее доение. Однако реализация этого хорошо известного способа отбора проб требует, чтобы в конце доения в молокомере все еще сохранялся вакуум, чтобы можно было выполнить процесс смешивания и остаточного всасывания. Таким образом, это техническое требование к процессу доения не может выполняться в большинстве доильных установок так, чтобы вакуум оставался в молокомере после окончания доения. Кроме того, этот способ требует дополнительного времени, обычно от 10 до 30 секунд после окончания процесса доения, для заполнения объема пробы в аналитическую бутылочку. Это дополнительное время может значительно увеличивать общее время доения, в частности, для больших стад и когда необходимы быстрые смены животных, например, в случае овец или коз, что неприемлемо для современных ферм. Кроме того, данная схема отбора проб является подвержена переносу из-за относительно большой внутренней поверхности устройства.
[0013] Метод частичного разделения, используемый в этом известном способе отбора проб, десятилетиями использовался в передвижных механических молокомерах. Поток молока/воздуха, поступающий от вымени, ускоряется снизу через длинную прямую, сужающуюся вверх и строго вертикально направленную впускную трубу к горизонтальной потоконаправляющей перегородке в крышке устройства. За счет кинетической энергии динамически наталкивающегося потока молока образуется однородный 360-градусный «молочный экран». На его периферии используется калиброванная насадка для непрерывного отделения, обычно от 1 до 2% надоенного молока, и для его подачи в мерный цилиндр объемом приблизительно 750 мл, из которого количество надоенного молока может быть считано непосредственно по градуированной шкале.
[0014] Однако данная измерительная система имеет существенные недостатки с точки зрения технологии доения: устройство обладает высоким сопротивлением потоку, что вызывает значительное падение уровня вакуума доения, зависящее от потока молока. Устройство также очень чувствительно к наклону. Что касается этого принципа измерения, точность отделения напрямую зависит от однородности и равномерности молочного экрана и, следовательно, от уровня кинетической энергии и точного выравнивания потока молока, наталкивающегося на потоконаправляющую перегородку, причем упомянутые недостатки присущи в принципе и не могут быть "оптимизированы".
[0015] В двух других известных схемах отбора проб (LactoCorder и LactoCorder-S; собственные продукты) репрезентативную пробу молока заполняют непосредственно в стандартную аналитическую бутылочку (50 мл) во время процесса доения, то есть без промежуточного сохранения пробы. Однако при этом возникает проблема, заключающаяся в том, что можно надежно достичь отношения отделения, составляющего приблизительно от 1:100 до 1:1000 (например, отбора пробы приблизительно 50 мл на общее количество от 20 до 50 кг надоенного молока). Однако таких широких отношений разделения больше нельзя достичь за счет дальнейшего простого уменьшения поперечного сечения отделяющего отверстия (отделяющей насадки). Ввиду различных физических условий (капиллярных сил, поверхностного натяжения, более не подчиняющегося закону Торричелли стекания, створаживания, кальцификации и т. д.), уменьшение размера просверленных отверстий в системе транспортировки молока очень быстро ограничивается. Для достижения таких широких отношений отделения, которые требуются для непосредственного наполнения аналитической бутылочки без промежуточного хранения во время доения, требуемое уменьшение количества отделенного молока может быть достигнуто только с помощью регулируемого по времени наполнения. Для достижения требуемой репрезентативности пробы молока, поток молока или связанная с ним измеряемая переменная во время процесса доения должна быть определена как можно более точно и с высоким разрешением в качестве основы для такого управления циклом. В качестве дополнительной управляющей переменной требуются целевое количество проб и приблизительная оценка ожидаемого количества молока (с приблизительным отклонением +/- 40% от количества фактически надоенного молока), чтобы как можно лучше соответствовать количеству пробы молока, которое должно быть отделено, и, в частности, не превышать количество, заранее определенное аналитической бутылочкой. Если отделен объем, превышающий объем аналитической бутылочки, существует риск попадания избыточного молока в систему и загрязнения молока консервантом из аналитической бутылочки.
[0016] Известные системы отбора проб, описанные выше, чувствительны к колебаниям вакуума в измерительной камере, в которой измеряется количество надоенного молока. Кроме того, эти системы отбора проб чувствительны к малейшим утечкам в соединении аналитических бутылочек, таких как небольшие выступающие закругления на горлышке аналитических бутылочек.
[0017] Существует также риск того, что трудности при запуске надоенного молока в системы отбора проб, в которые проба молока отделяется при помощи клапана, после того как клапан был открыт, могут исказить количество отделенных отдельных поднаборов, если клапан открывается на очень короткое время.
[0018] Кроме того, в системах отбора проб, описанных выше, существует риск закупоривания, створаживания или залипания запорного корпуса клапана, если он не очищен должным образом.
[0019] Из документа DE 102011100924 А1 известно устройство, через которое может протекать молоко, для выполнения по меньшей мере одного измерения и для взятия проб молока из доильного аппарата измерительным устройством и пробоотборным устройством, выполненным с возможностью подачи молока в контейнер для проб. Выше по потоку от измерительного устройства расположен открытый сверху канал, выполненный с возможностью приема, по меньшей мере, части молока, отделенного от смешанного с ним воздуха в устройстве для отделения воздуха, и направления его таким образом, что оно течет, по меньшей мере, частично, в контейнер для проб.
[0020] В DE 9422296 U1 показано доильное устройство для автоматического доения молочных коров, в котором доильные стаканы соединены с собирающим стаканом при помощи молокопроводов. В нижней части собирающего стакана имеется розетка, к которой подключен трубопровод. Трубопровод подключен к гидравлическому насосу. В одной секции трубопровода насоса соединены трубопроводы, в которых расположены управляемые компьютером клапаны, которые открываются в бутылочки для проб для взятия проб молока.
[0021] Принимая во внимание уровень техники, описанный выше, одна задача состоит в предоставлении пробоотборного устройства для взятия репрезентативной пробы молока в заданном количественном диапазоне из транспортирующего трубопровода, по которому подается молоко во время процесса доения неизвестной продолжительности, и способа взятия репрезентативных проб молока, при этом избегая проблем, упомянутых выше.
Раскрытие сущности изобретения
[0022] В первом аспекте изобретение предусматривает пробоотборное устройство для взятия репрезентативной пробы молока в заданном количественном диапазоне из транспортирующего трубопровода, по которому молоко транспортируется с интервалами транспортировки неизвестной продолжительности. Согласно примерным вариантам осуществления пробоотборное устройство содержит насос, контроллер насоса и соединительный элемент контейнера для проб, соединенный с насосом. Контроллер выполнен с возможностью управления импульсной работой насоса в интервале транспортировки на основе заданного количественного диапазона и измеренной переменной, характеризующей расход молока, транспортируемого по транспортирующему трубопроводу, и/или измеренной переменной, характеризующей скорость потока молока, транспортируемого по транспортирующему трубопроводу, и/или заданной переменной, характеризующей общее количество молока, которое должно транспортироваться по транспортирующему трубопроводу в интервале транспортировки, в интервале транспортировки в первом режиме работы. Во время импульсной работы насос транспортирует дискретный поднабор проб вдоль первого направления транспортировки насоса в импульсном интервале взятия проб. Кроме того, заданный количественный диапазон больше или равен общему количеству, которое соответствует общему количеству дискретных поднаборов проб в интервале транспортировки.
[0023] Во втором аспекте настоящего изобретения предусмотрен способ взятия репрезентативных проб молока в заданном количественном диапазоне из транспортирующего трубопровода, по которому транспортируется молоко, с интервалами транспортировки неизвестной продолжительности, причем заданный количественный диапазон больше или равен общему количеству, соответствующему общему количеству дискретных поднаборов проб в интервале транспортировки. Согласно иллюстративным вариантам осуществления в первом режиме работы способ включает определение скорости работы насоса на основе заданного количественного диапазона и заданного значения, которое оценивает продолжительность интервала транспортировки и/или оценивает общее количество, транспортируемое через транспортирующий трубопровод в интервале транспортировки, и/или оценивает величину, которая показывает расход или его изменение при транспортировке по транспортирующему трубопроводу в интервале транспортировки, причем скорость работы определяет конкретное количество импульсных интервалов взятия проб. В каждом импульсном интервале взятия проб насос транспортирует дискретный поднабор проб вдоль первого направления транспортировки. Способ дополнительно включает работу насоса в первом направлении транспортировки на основании полученной в результате определения скорости работы. В предпочтительной конфигурации второго аспекта способ может дополнительно включать регистрацию фактического значения, характеризующего расход в транспортирующем трубопроводе, и/или фактического значения, характеризующего скорость потока молока, транспортируемого по транспортирующему трубопроводу, обновление скорости работы на основе зарегистрированного фактического значения и работу насоса в первом направлении транспортировки на основе обновленной рабочей скорости.
[0024] В предпочтительном варианте осуществления по второму аспекту способ может включать обнаружение фактического значения, показывающего расход в транспортирующем трубопроводе, и/или фактического значения, показывающего скорость потока молока, транспортируемого по транспортирующему трубопроводу, обновление скорости работы на основе зарегистрированного фактического значения и работу насоса на основе обновленной рабочей скорости в первом направлении транспортировки.
[0025] Первый и второй аспекты изобретения, описанные выше, обеспечивают возможность отбора репрезентативной пробы молока в заданном количественном диапазоне во время операции доения неизвестной продолжительности. Несмотря на неизвестную продолжительность процесса доения, репрезентативность взятой пробы молока не ухудшается, поскольку пробы отбираются при помощи пробоотборного устройства с насосом, контроллером насоса и соединительным элементом контейнера для проб, за счет чего отбор проб в выбранной точке в доильном аппарате все же разрешен. В частности, загрязнение, вызванное превышением заданного объемного диапазона репрезентативной пробой молока, собранной в процессе доения в целом, например, переполнением контейнера для проб, будет исключено.
[0026] Первый и второй аспекты настоящего изобретения, описанные выше, также обеспечивают гибкую адаптацию отбора проб к большому разбросу расходов молока в транспортирующих трубопроводах на интервалах транспортировки неизвестной продолжительности.
[0027] Поскольку пробоотборное устройство согласно первому аспекту не зависит от какого-либо приложенного динамического или гидростатического давления в транспортирующем трубопроводе, пробоотборное устройство может размещаться в любом месте вдоль транспортирующего трубопровода. Во время отбора проб каждый поднабор проб может напрямую выводиться в контейнер для проб без давления. Это обеспечивает возможность аккуратного отбора проб, так что, например, чувствительные жировые шарики, содержащиеся в отделенном молоке, не повреждаются.
[0028] В первом варианте осуществления первого аспекта управление также обеспечивает возможность управления работой насоса на основе сравнения между фактическим количеством, соответствующим фактическому количеству транспортируемых поднаборов проб, и заданным количественным диапазоном. Таким образом, может быть обнаружено преждевременное достижение заданного количественного диапазона в интервале транспортировки и можно избежать переполнения контейнера для проб, в который отделяется поднабор проб. Работой насоса можно управлять на основе зарегистрированного фактического значения расхода. Например, зарегистрированное фактическое значение может сравниваться по меньшей мере с одним предыдущим фактическим значением расхода и управление может осуществляться с возможностью управления работой насоса на основе сравнения между фактическим значением расхода и по меньшей мере одним предыдущим фактическим значением. Таким образом, несмотря на неизвестную продолжительность интервала транспортировки, разрешение отбора пробы может быть достигнуто в любой момент во время интервала транспортировки. Например, если сравнение позволяет идентифицировать конец доения, отбор пробы во время процесса доения может быть выполнен с относительно хорошим разрешением к концу процесса доения, в частности, в случае слабых потоков молока и высокого содержания жира. Опыт показал, что в случае коров расход 200 г/мин может рассматриваться, как предельное значение между доением и слепым доением, то есть доением по существу без надоя. На основе сравнения слепое доение и, следовательно, конец процесса доения, может быть обнаружено путем обнаружения на основе текущего сравнения и на основе предыдущих сравнений того, что после зарегистрированной тенденции уменьшения расхода, существенного изменения расхода больше не происходит, например, изменение расхода составляет менее определенного значения, например, менее 10%, или менее 5%, или менее 1%. Относительно точное разрешение может быть достигнуто за счет увеличения частоты отделения поднабора проб за единичный интервал времени, например, в пределах одной минуты.
[0029] Управление на основе сравнения между фактическим значением расхода и по меньшей мере одним предшествующим фактическим значением может, например, выполняться таким образом, что текущая измеренная переменная, представляющая фактическое значение расхода, соотносится по меньшей мере с одной предыдущей измеренной переменной, представляющей предыдущее фактическое значение расхода, например, формируется отношение и/или разность. На основе этого соотношения можно сравнивать различные расходы без необходимости непосредственного определения абсолютных значений. Например, управление насосом при помощи контроллера на основе отношения и/или разности фактических значений может осуществляться без особых усилий, принимая во внимания электронную оценку в контроллере, который снабжен запоминающим устройством, например, динамическим запоминающим устройством с произвольной выборкой (DRAM) или статическим оперативным запоминающим устройством (SRAM) или устройством флэш-памяти, которые по меньшей мере временно сохраняют текущее фактическое значение и по меньшей мере одно предшествующее фактическое значение.
[0030] Во второй конфигурации первого аспекта контроллер дополнительно выполнен с возможностью управления работой насоса для прерывания первого режима работы и для транспортировки поднабора фактического количества с фактическим числом транспортируемых поднаборов проб с интервалом прерывания во втором режиме работы во втором направлении транспортировки, которое противоположно первому направлению транспортировки. Таким образом, во время работы насоса во втором режиме работы в интервале прерывания во втором направлении транспортировки может быть обеспечена транспортировка частичного количества ранее надоенного молока, соответствующего фактическому количеству молока, предварительно поданного насосом в первом направлении транспортировки, которое указывается фактическим числом поднаборов проб. Это особенно предпочтительно, если в определенный момент времени распознается или оценивается, что фактическое количество, транспортированное к текущему моменту, приближается к заданному количественному диапазону, даже если конец транспортировки не является предсказуемым или определяемым. Например, фактическое количество, произведенное до текущего момента, может отклоняться от заданного количественного диапазона на заданное значение. Например, заданное значение может быть в диапазоне от около 1% до около 25% от верхнего предела заданного количественного диапазона, или оно может отличаться от верхнего предела заданного количественного диапазона на заданное число поднаборов проб, каждая из которых транспортируется в интервале взятия проб во время текущей работы, например, на один поднабор проб, два поднабора проб, три поднабора проб, в качестве нескольких неограничивающих примеров. Для предотвращения риска, что количество поднаборов проб превысит заданное количество в контейнере для проб, частичное количество транспортируется вдоль второго направления транспортировки и, таким образом, берется из количества поднаборов проб, накопленных до этого момента. Это может выполняться автоматически, хотя конец интервала транспортировки неизвестен, и, следовательно, заранее определенное отделение репрезентативной пробы с заданным количеством в дискретные поднаборы проб не может быть точно определено, поскольку общее количество, транспортированное в интервале транспортировки, является неизвестным до конца интервала транспортировки.
[0031] В третьей конфигурации первого аспекта контроллер также выполнен с возможностью управления импульсной работой насоса для обновления в первом режиме работы числа интервалов взятия проб в течение оставшейся продолжительности интервала транспортировки и/или размера интервалов взятия проб после интервала прерывания на основе оставшегося фактического количества. Это обеспечивает возможность выполнения лучшей оценки после того как поддерживается интервал прерывания для сбора дискретных поднаборов проб для оставшегося поднабора фактического количества после интервала прерывания на основе текущих данных и репрезентативности взятой пробы молока. Например, увеличение частоты, с которой отделяются поднаборы проб, что эквивалентно увеличению числа интервалов взятия проб, для оставшейся длительности интервала транспортировки, может сопровождаться соответствующим уменьшением длины интервала взятия проб, так что относительное увеличение разрешения при взятии проб достигается без снижения репрезентативности пробы молока. Например, для теста на беременность решающими являются приблизительно первые 10% надоя, так что можно получить высоко разрешенную, и в то же время репрезентативную пробу молока, если насос управляется таким образом, что первоначально взятые пробы обеспечивают высокое разрешение, в частности, что вначале увеличенное число проб или пробы отделяются с увеличенной частотой и разрешение уменьшается с определенного момента времени. В дополнение или в качестве альтернативы, в конце процесса доения может быть выполнена соответствующая процедура, чтобы обеспечить сканирование с высоким разрешением конца доения.
[0032] В четвертой конфигурации первого аспекта пробоотборное устройство также содержит смесительное устройство, выполненное с возможностью смешивания фактического количества, собранного в контейнер для проб до интервала прерывания. Контроллер дополнительно выполнен с возможностью приведения в действие смесительного устройства во втором режиме работы до того, как насос начнет работать в интервале прерывания. Таким образом, репрезентативность фактического количества может быть гарантирована в соответствии с транспортируемым фактическим числом поднаборов проб вплоть до интервала прерывания.
[0033] В пятой конфигурации первого аспекта контроллер выполнен с возможностью обновления числа интервалов взятия проб на основе измеренного количества после по меньшей мере одного интервала взятия проб. Это обеспечивает возможность регулирования работы насоса на основе измеренного количества без использования дополнительных данных, например, данных из истории прошлых интервалов транспортировки.
[0034] В шестой конфигурации первого аспекта пробоотборное устройство также содержит пару кольцевых электродов, выполненных с возможностью обнаружения величины проводимости молока, транспортируемого по транспортирующему трубопроводу. Это обеспечивает пробоотборному устройству возможность определять величину расхода молока в транспортирующем трубопроводе независимо от внешних расходомеров и работать независимо от внешних баз данных. За счет добавления дополнительного кольцевого электрода или дополнительной пары кольцевых электродов, также может измеряться скорость потока и, таким образом, определение расхода может быть дополнительно улучшено. Например, пробоотборное устройство может также содержать дополнительную пару кольцевых электродов, выполненных с возможностью регистрации проводимости молока, транспортируемого по транспортирующему трубопроводу, причем контроллер выполнен с возможностью управления работой насоса на основе расхода молока, транспортируемого по транспортирующему трубопроводу, основываясь на проводимостях, зарегистрированных парой кольцевых электродов и дополнительной парой кольцевых электродов. Скорость потока может быть определена путем сравнения величин проводимостей, зарегистрированных двумя парами кольцевых электродов, и одного из значений времени, присвоенного этим величинам проводимости.
[0035] В седьмой конфигурации первого аспекта пробоотборное устройство при этом может также содержать отстойную камеру и пару электродов, расположенных в отстойной камере для регистрации проводимости молока в отстойной камере. Таким образом, может быть рассчитан вклад воздуха в проводимость, измеренную парой кольцевых электродов.
[0036] В восьмой конфигурации первого аспекта пробоотборное устройство может также содержать оптический датчик потока, имеющий источник света и детектор света, соединенный с контроллером, причем контроллер выполнен с возможностью управления насосом на основе выходных данных от оптического датчика потока. При помощи оптического датчика потока можно легко контролировать поток молока в количественном отношении без необходимости механического контакта между молоком и датчиком, например, с электрическими элементами датчика.
[0037] В первой конфигурации по второму аспекту работа насоса в первом режиме работы прерывается, если фактическое количество транспортируемого фактического числа поднаборов проб приближается к заданному количественному диапазону вплоть до заданного отклонения, и на основе зарегистрированного фактического значения определяется, что текущий интервал транспортировки еще не закончился. Это позволяет избежать того, что количество поднаборов проб, соответствующее количеству отделенного до этого момента молока, которое было транспортировано вдоль первого направления транспортировки, превысит заданное количество.
[0038] Во второй конфигурации по второму аспекту способ дополнительно включает работу насоса во втором режиме работы во время интервала прерывания во втором направлении потока, противоположном первому направлению потока, для транспортировки поднабора фактического количества с фактическим числом передаваемых поднаборов проб во втором направлении потока. Таким образом, частичное количество поднаборов проб, накопленных до этого момента, удаляется, и может быть гарантировано, что транспортировка поднаборов проб может продолжаться вдоль первого направления транспортировки в дальнейшем цикле интервала транспортировки.
[0039] В третьей конфигурации по второму аспекту второй режим работы дополнительно включает перемешивание фактического количества, собранного в контейнер для проб до работы насоса в интервале прерывания. Это гарантирует репрезентативность накопленных поднаборов проб даже после интервала прерывания.
[0040] В четвертой конфигурации по второму аспекту способ включает обновление скорости работы насоса на основе оставшегося фактического количества после интервала прерывания. Это обеспечивает возможность адаптации работы насоса к предыдущему циклу интервала транспортировки. Следовательно, репрезентативность всего молока, надоенного к концу процесса доения, улучшается, поскольку обновление скорости работы после интервала прерывания гарантирует, что оставшееся заполнение в текущем процессе доения после интервала прерывания является репрезентативным для поднаборов проб, которые должны быть отделены к концу процесса доения.
[0041] В пятой конфигурации по второму аспекту, способ включает обновление числа интервалов взятия проб на основе измеренного количества после по меньшей мере одного интервала взятия проб в первом режиме работы. Это обеспечивает возможность регулирования работы насоса на основе измеренного количества без использования дополнительных данных, например, данных из истории прошлых интервалов транспортировки.
[0042] В шестой конфигурации по второму аспекту конкретная скорость работы в первом режиме работы показывает, что заданный поднабор проб закачивается три раза в минуту. Это означает, что отбор проб начинается с равномерной, как правило, высокой скоростью отделения для поднаборов проб, благодаря чему обеспечивается благоприятное растворение пробы в начале интервала потока.
[0043] В седьмой конфигурации по второму аспекту способ также включает работу насоса в третьем режиме работы после того, как первый режим работы был завершен, причем насос работает в третьем режиме работы с интервалом промывки для транспортировки вдоль второго направления транспортировки. Это обеспечивает возможность удаления всех имеющихся остатков молока после удаления контейнера для проб в конце первого режима работы, что решает проблему переноса.
[0044] По меньшей мере в некоторых из конфигураций первого и второго аспектов изобретения, описанных выше, достигаются следующие преимущества изобретения:
i) Поскольку для отбора проб предусмотрен насос с активной подачей, данный тип отбора проб не зависит ни от внешнего динамического обратного давления, ни от внешнего гидростатического давления, которое обуславливает разделение. Поэтому пробы также можно брать выше по потоку от камеры измерения количества, в частности там, где всегда и исключительно обеспечивается подача молока, которое доится в текущий момент. Это значительно снижает риск переноса.
ii) В некоторых конфигурациях проблема переноса может быть в значительной степени устранена за счет размещения насоса перед камерой измерения количества и кратковременного (например, 5 секунд) переключения насоса на обратный ход в начале процесса доения: при начале нового доения любые остатки молока от последнего животного, которые, возможно, могли еще находиться в длинном молочном шланге, поступают в устройство, но его впускная сторона эффективно промывается моющим раствором (опустошается продувом), когда насос работает в обратном направлении, так что при последующем прямом направлении вращения всасывается только свежее молоко от нового животного. Следовательно, молоко от последнего животного не попадает в пробу, взятую при доении следующего животного.
iii) Кроме того, существует гораздо большая независимость от условий давления между контейнером для проб, например, аналитической бутылочкой, и камерой измерения количества, и, в частности, также независимость от колебаний вакуума в подающем трубопроводе, которые являются обычными во время доения. При необходимости технически возможно даже перенести пробу молока из устройства под вакуумом доения в аналитическую бутылочку, которая не обязательно должна находиться под вакуумом. Это означает, что отсутствуют проблемы герметичности бутылочки и при отсоединении не нужно прилагать усилие. Соответственно, риск утечки во время отбора проб исключается.
iv) Для сведения к минимуму энергопотребления и обеспечения оптимальной защиты отделенного молока (жировых шариков) предпочтительной является квазибезнапорная подача, то есть практически только «активное непосредственное зачерпывание» поднаборов проб без пиков давления. Например, это может быть реализовано с помощью медленно вращающегося насоса прямого вытеснения (например, шестеренчатого насоса).
v) Отсутствуют сложности с запуском и риск блокирования, залипания и закупоривания значительно снижается благодаря мощной принудительной транспортировке (см. характеристики двигателя постоянного тока в остановленном состоянии).
vi) Поднаборы проб имеют переменный размер, который может быть настроен на рабочий цикл и/или скорость насоса (например, 3 передачи с использованием управления напряжением посредством управления шириной импульса).
Краткое описание чертежей
[0045] Дополнительные полезные эффекты и варианты осуществления изобретения вытекают из следующего подробного описания, относящегося к прилагаемым фигурам, на которых:
[0046] На ФИГ. 1 схематически представлено пробоотборное устройство согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления изобретения;
[0047] На ФИГ. 2 схематически представлено доильное устройство по меньшей мере с одним пробоотборным устройством согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления изобретения;
[0048] На ФИГ. 3a и 3b схематически представлен датчик расхода согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
[0049] На ФИГ. 3c схематически представлен датчик расхода согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления изобретения; и
[0050] На ФИГ. 4 схематически представлено пробоотборное устройство согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0051] В данном описании иногда делается ссылка на интервал. В целом, интервал представляет собой период времени с началом и концом или началом/концом, имеющий (конечную) продолжительность (соответствующую величине разности между началом и концом) или момент в интервале, так называемый опорный момент, и связанные промежутки от этого момента в интервале до начала и конца интервала. В частности, для двух моментов времени из интервала все промежуточные моменты также должны принадлежать интервалу.
[0052] Со ссылкой на ФИГ. 1 некоторые иллюстративные варианты осуществления изобретения, относящиеся к доильному устройству, описаны более подробно.
[0053] На ФИГ. 1 показано схематическое пробоотборное устройство 100 согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения. Пробоотборное устройство 100 соединено с молочным шлангом 10. Молочный шланг 10 может представлять собой, например, короткий молочный шланг, размещенный между доильным стаканом (не показан) и собирающим элементом (не показан), или длинным молочным шлангом, размещенным между собирающим элементом (не показан) и собирающей емкостью (не показана). Через молочный шланг 10 проходит поток молока в направлении 12.
[0054] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления секция молочного шланга 10, показанного на ФИГ. 1, может также иметь жестко изогнутую впускную трубу 10а, например, с радиусом изгиба, который в три раза меньше внутреннего диаметра впускной трубы 10а, которая соединена с расположенной ниже по потоку измерительной секцией 10b. Впускная труба 10а может, например, беспрепятственно соединяться с измерительной секцией 10b. В частности, диаметр измерительной секции 10b может быть равен диаметру впускной трубы 10а.
[0055] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления измерительная секция 10b может иметь два кольцевых электрода 14, которые электрически изолированы друг от друга, и через которые течет молоко, направляемое в молочный шланг 10. В иллюстративном примере кольцевые электроды 14 отстоят друг от друга на определенное расстояние вдоль направления 12, например, на расстояние от 5 мм до 7 см, предпочтительно в диапазоне от 5 мм до 35 мм, более предпочтительно в диапазоне от 10 до 25 мм, приблизительно на 20 мм. Это обеспечивает возможность предусмотреть датчик расхода, который функционирует следующим образом: протекающее в молочном шланге 10 молоко, заполняет поперечное сечение измерительной секции 10b в различной степени в зависимости от расхода молока в молочном шланге 10, в частности, измерительная секция 10b заполняется молоком, текущим в молочном шланге 10 в разной степени, в зависимости от расхода молока в измерительной секции 10b. Таким образом, в зависимости от расхода поверхность контакта между молоком, протекающим в молочном шланге 10, и кольцевыми электродами 14 изменяется, и принимаются измеренные значения проводимости молока, текущего в молочном шланге 10, которые регистрируются кольцевыми электродами 14. Учитывая геометрические условия в измерительной секции 10b можно установить количественную зависимость между проводимостью, измеренной кольцевыми электродами 14, и расходом молока в молочном шланге 10 в измерительной секции 10b, например, путем проведения калибровочного измерения, посредством которого это соотношение вместе с измеренным значением, измеренным кольцевыми электродами 14, может дать соответствующее значение для расхода молока в молочном шланге 10. Например, соответствующее соединение может быть представлено в таблице поиска или LUT, которая может храниться в запоминающем устройстве (не показано). Путем добавления дополнительной, также разнесенной, необязательной пары кольцевых электродов 14' (показанных пунктирной линией на ФИГ. 1) в измерительную секцию, скорость молока, протекающего через транспортирующий трубопровод 10 в измерительной секции 10b, также можно определить с помощью измерения временного интервала между контактом молока с парой кольцевых электродов 14' и парой кольцевых электродов 14. Поскольку поток в доильной системе обычно не является совершенно равномерным, а скорее имеет вид возникающих и спадающих пробок, они могут использоваться в качестве точек запуска для измерения скорости посредством пары кольцевых электродов 14, 14'. Последовательность пар разнесенных кольцевых электродов 14 и 14', показанная на ФИГ. 1, является только примерной и не составляет ограничения изобретения. В альтернативном варианте последовательность пар кольцевых электродов 14 и 14' может быть обратной.
[0056] В альтернативном варианте осуществления измерительная секция 10b может иметь три отстоящих друг от друга кольцевых электрода для регистрации проводимости, а также скорости потока, причем один кольцевой электрод из пары кольцевых электродов 14, показанных на ФИГ. 1, или один кольцевой электрод из пары кольцевых электродов 14', показанных на ФИГ. 1, не предусмотрен. В конкретном приведенном иллюстративном примере, в дополнение к паре кольцевых электродов 14, может быть предусмотрен дополнительный отстоящий кольцевой электрод (например, один из пары кольцевых электродов 14'), причем средний кольцевой электрод из этих трех отстоящих кольцевых электродов выполнен с возможностью использования в качестве общего электрода для измерения проводимости и для измерения скорости потока.
[0057] В вариантах осуществления, в которых предусмотрена впускная труба 10a, воздух, переносимый в молочном шланге 10, который переносится через молочный шланг 10 вместе с надоенным молоком, протекающим в молочном шланге 10, и, таким образом, образует молочно-воздушную смесь в молочном шланге 10, может быть отделен перед входом в измерительную секцию 10b, так что расход молока, протекающего в молочном шланге 10, может быть определен более точно в том случае, если требуется более точное определение расхода молока.
[0058] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления отстойная камера 18 расположена ниже по потоку от измерительной секции 10b, в которой в чашеобразном углублении 19, расположенном на дне отстойной камеры 18, в некоторых случаях могут быть расположены точечные электроды 20 для измерения проводимости отстоявшегося чистого молока, находящегося в чашеобразном углублении 19. На основе значений, измеренных кольцевыми электродами 14, которые определяют значение проводимости молока в воздушно-молочной смеси в измерительной секции 10b, можно определить сравнительное значение на основе измеренных значений, зарегистрированных точечными электродами 20 в чашеобразном углублении 19 отстойной камеры 18, так что может быть также рассчитана доля воздуха в смеси молоко/воздух, зарегистрированная в измерительной секции 10b.
[0059] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления соединительный трубопровод 22 выходит из чашеобразного углубления 19, например, из нижней части чашеобразного углубления 19. Соединительный трубопровод 22 соединен с насосом 108 пробоотборного устройства 100 и выполнен с возможностью взятия проб молока из молочного шланга 10, как более подробно объяснено ниже. Это не является ограничением настоящего изобретения и соединительный трубопровод может отводиться от молочного шланга 10 в другом месте.
[0060] В примерных вариантах осуществления пробоотборное устройство 100 дополнительно содержит контроллер 109, выполненный с возможностью управления работой насоса 108. Контроллер 109 может быть подсоединен к кольцевым электродам 14 и/или точечным электродам 20 для получения измеренных значений от подсоединенных электродов 14 и/или 20.
[0061] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления контроллер 109 может быть выполнен с возможностью определения расхода молока, протекающего в молочном шланге 10 через измерительную секцию 10b, на основе полученных измеренных значений и/или для учета доли воздуха и/или расхода согласно приведенным выше объяснениям. В качестве альтернативы контроллер 109 может быть подсоединен к электронному блоку оценки (не показан), который определяет расход на основе измеренных значений кольцевых электродов 14 и передает его на контроллер 109. В некоторых случаях, расход, определенный электронным блоком оценки (не показан), может быть сбалансирован до или после его передачи в контроллер 109 с измеренными значениями точечных электродов 20 для получения расхода, отрегулированного для воздуха и скорости потока.
[0062] Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления контроллер 109 может быть выполнен с возможностью приема измеренных значений, зарегистрированных кольцевыми электродами 14. В этом случае контроллер 109 может быть выполнен с возможностью сохранения текущего измеренного значения на внутреннем или внешнем запоминающем устройстве (не показано) в качестве фактического значения и его сравнения по меньшей мере с одним предыдущим фактическим значением. Например, сравнение между фактическим значением и по меньшей мере одним предыдущим фактическим значением может быть выполнено таким образом, что текущее фактическое значение по меньшей мере соотносится с предыдущим фактическим значением, например, путем формирования отношения и/или разности. На основе этого соотношения сравнение между различными расходами может быть сделано без непосредственного определения абсолютных значений для расходов. Например, управление насоса 108 контроллером 109 может выполняться посредством отношения и/или разности фактических значений без особых проблем, что касается электронной оценки в контроллере 109, при этом в контроллере 109 предусмотрено запоминающее устройство (не показано), например устройство DRAM, устройство SRAM или устройство флэш-памяти, которое по меньшей мере временно сохраняет текущее фактическое значение и по меньшей мере одно предыдущее фактическое значение.
[0063] Поскольку измеренные значения, зарегистрированные кольцевыми электродами 14, представляют собой меру расхода, что может быть установлено в соответствии с вышеприведенным описанием на основе ранее определенного соотношения, в последующем не делается явного различия между измеренным значением и расходом. Дополнительные компоненты контроллера 109 подробно описаны ниже.
[0064] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления между насосом 108 и молочным шлангом 10 может быть расположен обратный клапан 102, который блокирует поток молока, направленный от насоса 108 к молочному шлангу 10, и открыт для потока молока, направленного из молочного шланга 10 к насосу 108. Между обратным клапаном 102 и насосом 108 в соединительном трубопроводе 22 образован отвод, который находится в соединении по текучей среде с контейнером 106 для отходов. Еще один обратный клапан 104 расположен между насосом 108 и контейнером 106 для отходов, который открыт для потока молока, направленного от насоса 108 в контейнер 106 для отходов, так что молоко может протекать в этом направлении в контейнер 106 для отходов, но поток молока в противоположном направлении, в частности от контейнера для отходов к обратному клапану 102, блокируется. Это не составляет ограничения изобретения, и, в альтернативном варианте в соединительном трубопроводе 22 между обратным клапаном 104 и насосом 108 может быть образован отвод, который находится в соединении по текучей среде с молочным шлангом 10 через обратный клапан 102.
[0065] В соответствии с примерным вариантом осуществления пробоотборное устройство 100 может также иметь приемное гнездо 112 контейнера для проб, выполненное с возможностью приема контейнера для проб (не показан), например, аналитической бутылочки. Приемное гнездо 112 контейнера для проб может быть соединено с насосом при помощи соединительного трубопровода 110, при этом соединительный трубопровод 110 проходит от насоса 108 к контейнеру для проб (не показан), который размещен в приемном гнезде 112 контейнера для проб во время работы пробоотборного устройства 100. Как правило, соединительный трубопровод 110, отдельно или вместе с приемным гнездом 112 контейнера для проб, может быть соединительным элементом контейнера для проб.
[0066] В соответствии со специальным иллюстративным примером приемное гнездо 112 контейнера для проб может иметь центрирующее кольцо 114 для контейнера для проб, так что контейнер для проб (не показан) может быть помещен в приемное гнездо 112 контейнера для проб точно определенным образом. Это обеспечивает надежное соединение между приемным гнездом 112 контейнера для проб и контейнером для проб (не показан), исключая утечки и нежелательное вытекание жидкости пробы во время отбора проб.
[0067] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления канал 116 для воздуха или, альтернативно/дополнительно, мешалка 118 в качестве смесительного устройства или смесителя может быть расположена на приемном гнезде 112 контейнера для проб для смешивания жидкой пробы, залитой в контейнер для проб (не показан), с использованием канала 116 для воздуха и/или мешалки 118 во время работы пробоотборного устройства 100. Например, канал 116 для воздуха может быть соединен с воздушным резервуаром (не показан) через электромагнитный клапан 120 для подачи воздуха в контейнер для проб (не показан) контролируемым образом через канал 116 для воздуха для смешивания.
[0068] Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления к приемному гнезду 112 контейнера для проб и/или контейнеру 106 для отходов также могут быть подсоединены вентиляционные шланги 16, чтобы избежать нежелательного повышения давления в контейнере 106 для отходов и/или контейнере для проб (не показан).
[0069] Далее работа насоса 108 описана более подробно.
[0070] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления насос 108 может работать так, что может транспортировать жидкость, присутствующую в соединительном трубопроводе 22, по двум противоположным направлениям 122 и 124 транспортировки. Например, в режиме работы насос 108 может транспортировать молоко по соединительному трубопроводу 22 из молочного шланга 10 через насос 108 вдоль направления 122 транспортировки через обратный клапан 102 в приемное гнездо 112 контейнера для проб и, в частности, в контейнер для проб (не показан), расположенный в приемном гнезде 112 контейнера для проб.
[0071] В дополнительном режиме работы насоса 108 накопленное молоко в контейнере для проб (не показан) внутри приемного гнезда 112 контейнера для проб может транспортироваться насосом 108 вдоль направления 124 транспортировки через обратный клапан 104 в контейнер 106 для отходов.
[0072] В примерных вариантах осуществления пробоотборного устройства 100 для взятия репрезентативной пробы молока в заданном количественном диапазоне, в частности в объеме контейнера для проб (не показан), например, аналитической бутылочки объемом от 40 до 50 мл, молоко транспортируется из молочного шланга 10 в процессе доения неизвестной продолжительности, в частности неизвестного времени доения в начале процесса доения.
[0073] В соответствии с иллюстративными примерами насос 108 представляет собой нагнетательный насос, например шестеренный насос, роторно-поршневой насос, пластинчатый насос, лопастной насос, перистальтический насос, поршневой насос или мембранный насос. В соответствии с предпочтительными примерами насос представляет собой шестеренный насос, например, очень медленно вращающийся шестеренный насос со сравнительно большими зубьями, так что чувствительные шарики жира в транспортируемых репрезентативных пробах молока не повреждаются, или шланговый насос.
[0074] В неограничивающем примере шестеренный насос, используемый в соответствии с некоторыми иллюстративными вариантами осуществления, может иметь количество зубьев в диапазоне от 10 до 15, например, 12, с коэффициентом от 0,5 до 1, например, 0,7. В иллюстративных примерах, представленных в данном документе, ширина зубьев может составлять от 2 мм до 7 мм, например 5 мм. В дополнительных иллюстративных примерах данного документа диаметр делительной окружности может быть в диапазоне от 5 до 10 мм, например 8,4 мм. В дополнительных иллюстративных примерах расход может быть в диапазоне от 20 до 100 мл/мин. В дополнительных иллюстративных примерах скорость вращения может быть в диапазоне от 1,5 до 8 оборотов в секунду.
[0075] В иллюстративных примерах, контроллер 109 может содержать или быть связан с микропроцессoром (не показан), выполненным с возможностью приема данных от датчика расхода. В иллюстративных примерах контроллер 109 может содержать или быть связан с микропроцессором, выполненным с возможностью приема данных от кольцевых электродов 14 на измерительной секции 10b и/или точечных электродов 20 в отстойной камере 18. В соответствии с неограничивающим иллюстративным примером контроллер 109, как описано выше, может быть выполнен с возможностью определения фактического значения расхода в молочном шланге 10 из принятых измеренных значений датчика 14 расхода и/или точечных электродов 20, или приема фактического значения расхода, определенного внешним по отношению к контроллеру 109 оценочным устройством. Текущее фактическое значение следует понимать, как текущее измеренное значение и/или переменную, полученную из текущего измеренного значения, например расхода, проводимости, количества и тому подобного. Например, данные измерений снабжены индикатором времени, так что данные измерений также могут быть привязаны к моментам времени, которые указывают момент времени, когда были записаны данные измерений. В дополнение или в качестве альтернативы текущее фактическое значение может представлять собой скорректированное текущее фактическое значение, в котором содержание воздуха в смеси молоко/воздух внутри молочного шланга 10 и/или расход рассчитано, как описано выше. Кроме того, предыдущее фактическое значение следует понимать как фактическое значение, хранящееся по меньшей мере временно, в устройстве памяти (не показано), которое получено в результате измерения, предшествующего текущему фактическому значению, и было сохранено в устройстве памяти (не показано). Например, сохраненному значению при его сохранении может быть присвоено значение времени, которое может быть характеристикой, например, времени сохранения или временным индикатором измерения. Затем на основе текущего фактического значения контроллер 109 может, как описано выше, управлять работой насоса 108, определяя, например, интервалы взятия проб, с которыми дискретный поднабор проб транспортируется вдоль направления 122 транспортировки в приемное гнездо 112 контейнера для проб, с учетом их продолжительности и частоты при работе насоса 108.
[0076] Согласно иллюстративным вариантам осуществления частота импульсных интервалов взятия проб может быть определена посредством соответствующего распределения опорных моментов интервалов в течение стандартного временного интервала, например одной минуты. Например, трехкратное взятие проб поднаборов проб при стандартном интервале в одну минуту задается путем размещения опорных моментов с интервалами в 20 секунд. Естественно, при этом нужно принимать во внимание продолжительность интервала, в частности, частота хорошо определяется только до тех пор, пока промежуток между двумя последовательными опорными моментами в стандартном интервале больше, чем наименьшая продолжительность интервала из продолжительностей интервалов, присвоенных этим двум опорным моментам.
[0077] В иллюстративных вариантах осуществления работа насоса 108 соответствует импульсной работе, при которой насос 108 передает дискретный поднабор проб в течение отдельных интервалов взятия проб. Общее количество дискретных поднаборов проб, транспортируемых насосом 108 в одном процессе доения в течение всего времени доения, соответствует общему объему репрезентативной пробы молока, взятой во время процесса доения. Для предотвращения переполнения контейнера для проб (не показан) в приемнике 112 контейнера для проб во время отбора проб в процессе доения общий объем репрезентативной пробы молока, подлежащей транспортировке в процессе доения в целом в направлении 122 транспортировки, должен быть меньше или равен заданному количественному диапазону репрезентативной пробы молока, в частности, заданному объему контейнера для проб. Согласно иллюстративным примерам данный количественный диапазон может составлять объем до 40 мл или до 50 мл.
[0078] Объем дискретного поднабора проб может быть задан путем регулирования скорости транспортировки насосом 108 вдоль направления 122 транспортировки. Например, для насоса 108 может быть задан фиксированный расход в импульсных интервалах взятия проб (без учета включения и выключения насоса). В альтернативном варианте скорость транспортировки насоса 108 может зависеть от фактического значения расхода молока в молочном шланге 100 и/или текущего количества полностью отделенных поднаборов проб. В иллюстративном, но не ограничивающем примере, скорость насоса 108 может, например, зависеть от момента времени в процессе доения, например, скорость транспортировки насосом может быть уменьшена в соответствии с уменьшением расхода молока, транспортируемого в молочном шланге 10. Например, насос 108 может иметь по меньшей мере два разных расхода, при этом в зависимости от фактического значения расхода может быть выбран один из по меньшей мере двух различных расходов.
[0079] В дополнение или в качестве альтернативы частота импульсных интервалов взятия проб может быть установлена в зависимости от расхода молока, транспортируемого в молочном шланге 10, например, частота может увеличиваться в соответствии с увеличением расхода и уменьшаться в соответствии с уменьшением расхода. В соответствии с иллюстративными примерами, например, частота импульсных интервалов взятия проб (в зависимости от длины интервалов взятия проб) может быть установлена по меньшей мере на три интервала взятия проб в минуту. При необходимости, скорость насоса 108 может быть соответствующим образом отрегулирована, чтобы установить желаемую частоту импульсных интервалов взятия проб в минуту путем уменьшения длины интервалов взятия проб при одновременном увеличении скорости транспортировки, например, сохраняя при этом поднабор проб, транспортируемых в одном импульсном интервале взятия проб.
[0080] Согласно иллюстративным вариантам осуществления фиксированное начальное значение для скорости насоса 108 и/или начального интервала взятия проб может быть сохранено в контроллере 109. После того, как выполнен по меньшей мере один начальный импульсный интервал взятия проб, контроллер 109 может скорректировать работу насоса 108 на основе фактического значения расхода молока, транспортируемого в молочном шланге 10 таким образом, что определяется обновленный импульсный интервал взятия проб, который используетcя в качестве основы для дальнейшей работы насоса 108. Также возможно обновление первоначально установленной начальной частоты импульсных интервалов взятия проб в минуту. Таким образом, отбор проб может быть настроен на текущую скорость транспортировки молока и, тем самым на приблизительное время в процессе доения на основе фактического значения текущего расхода молока в молочном шланге 10.
[0081] В иллюстративных примерах частота импульсных интервалов взятия проб в минуту при уменьшении потока молока в молочном шланге 10 (может указывать на завершение процесса доения) может быть увеличена, так что число дискретных поднаборов проб может быть увеличено к концу процесса доения, когда идет слабый поток молока с очень высоким содержанием жира. В результате данный способ отбора проб позволяет избежать нежелательных серьезных расхождений при определении содержания жира во всем молоке.
[0082] Кроме того, за счет регулирования скорости транспортировки насоса 108 для задания объема дискретного поднабора проб в импульсных интервалах взятия проб, отсутствует необходимость в равномерном распределении импульсных интервалов взятия проб по времени доения (изначально неизвестного). Например, вначале может быть предположено небольшое или минимальное количество импульсных интервалов взятия проб в минуту и, в результате измерения расхода молока, транспортируемого в молочном шланге 10, оно может быть увеличено в зависимости от фактического значения расхода молока, транспортируемого в молочном шланге 10. Например, в дополнение или в качестве альтернативы скорость транспортировки насоса 108 может быть увеличена с первоначально низкой или минимальной скорости транспортировки насоса 108 в зависимости от фактического значения расхода транспортируемого молока в молочном шланге 10.
[0083] Согласно некоторым примерным вариантам осуществления более точное разрешение в конце процесса доения при слабых потоках молока и с высоким содержанием жира достигается за счет уменьшения скорости транспортировки насоса 108 вдоль направления к концу и увеличения частоты импульсных интервалов взятия проб. В альтернативном варианте длина импульсных интервалов взятия проб вдоль направления к концу доения может быть уменьшена, в то время как скорость транспортировки насоса 108 остается неизменной или увеличивается.
[0084] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, насос 108 может работать непрерывно при низком расходе вдоль направления 122 потока в интервале взятия проб для квазинепрерывного отделения репрезентативной пробы молока в процессе доения. В этом процессе получают очень большое количество дискретных поднаборов проб в процессе доения, который можно считать квазинепрерывным для непрерывной работы насоса 108 при низких расходах.
[0085] В другом режиме работы насос 108 выполнен с возможностью транспортировки молока вдоль направления 124 транспортировки при помощи обратного клапана 104 в контейнер 106 для отходов.
[0086] В соответствии с иллюстративными вариантами осуществления контроллер 109 регистрирует уровень заполнения контейнера для проб, размещенного в приемном гнезде 112 контейнера для проб (не показан). Он может быть определен в соответствии с некоторыми иллюстративными примерами, приведенными в данном документе, путем суммирования или объединения поднаборов проб, ранее транспортированных насосом 108 вдоль направления 122 транспортировки, причем количество одного поднабора дискретных проб может быть определено посредством скорости транспортировки насоса 108. В дополнение или в качестве альтернативы на приемном гнезде контейнера для проб может быть предусмотрен датчик (не показан) для определения уровня заполнения контейнера для проб в приемном гнезде 112 контейнера для проб или для обнаружения превышения критического уровня заполнения контейнеров для проб (не показаны). Если обнаружено определенное критическое значение в отношении уровня заполнения контейнера для проб (не показан) и/или совокупного поднабора проб, которые были транспортированы до этого момента, контроллер 109 выполняет проверку, используя фактическое значение расхода молока, транспортируемого в молочном шланге 100, для определения того, подходит ли процесс доения к концу, или того, можно ли оценить момент окончания текущего процесса доения (например, по фактическому значению, падающему ниже заданного предельного значения, которое оценивает конец процесса доения - это предельное значение может быть заранее определено в системе управления или введено пользователем на основе опыта) и сколько дополнительных дискретных поднаборов проб должно быть транспортировано до этого момента. Если оценка этого показала, что заданный количественный диапазон репрезентативной пробы молока в этой оценке превышен, насос начинает дополнительный режим работы, который в дальнейшем называется режимом прерывания работы. В этом случае контроллер 109 насоса 108 выполнен с возможностью управления работой насоса 108 в режиме прерывания, так что частичное количество фактического количества с фактическим числом передаваемых поднаборов проб транспортируется в интервале прерывания в направлении 124 транспортировки. Это означает, что насос 108, в частности, работает в интервале прерывания таким образом, что частичное количество подается, в частности, в контейнер 106 для отходов. Объем соединительного трубопровода 22 от контейнера для проб (не показан) до обратного клапана 104 может быть учтен, чтобы гарантировать, что во время интервала прерывания точно определенное частичное количество надежно подается в контейнер 106 для отходов.
[0087] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления контроллер 109 после завершения интервала прерывания обеспечивает возможность обновления числа импульсных интервалов взятия проб в течение оставшейся продолжительности текущего процесса доения и/или размера импульсных интервалов взятия проб после интервала прерывания на основе оставшегося фактического количества в контейнере для проб. В этом случае, фактическое количество в контейнере для проб соответствует разности фактического количества и фактического числа передаваемых поднаборов проб до выполнения интервала прерывания минус удаленное частичное количество. Например, частичное количество может быть взято таким образом, что около половины фактического количества или половины заданного количественного диапазона присутствует в контейнере для проб (не показан) после интервала прерывания. В соответствии с конкретными иллюстративными примерами может оставаться фактическое количество от 15 до 35 или 40 мл, предпочтительно от 15 до 30 мл, более предпочтительно от 20 до 25 мл при заданном количественном диапазоне до 40 мл или до 50 мл.
[0088] В иллюстративных вариантах осуществления, контроллер выполнен с возможностью обновления уровня заполнения контейнера для проб (не показан), если это не обнаружено датчиком (не показан), установленным на приемном гнезде 112 контейнера для проб, путем вычитания частичного количества, транспортированного в направлении 124 транспортировки в интервале прерывания, из суммированного количества поднаборов проб.
[0089] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления контроллер 109 может также быть выполнен с возможностью управления работой смесительного устройства, в частности, каналом 116 для воздуха и/или мешалкой 118, в режиме прерывания перед выполнением интервала прерывания, для смешивания фактического количества, собранного в контейнере для проб (не показан) перед режимом прерывания работы. Это гарантирует, что частичное количество в интервале прерывания берется из однородной смеси, а оставшееся фактическое количество все еще является репрезентативным для интервала прерывания для совокупного дискретного поднабора проб собранных до этого момента.
[0090] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления контроллер 109 может быть выполнен с возможностью многократного повторения вышеописанного режима прерывания. Это гарантирует, что репрезентативная проба молока в данном количественном диапазоне надежно отделяется во время процесса доения с ранее неизвестной продолжительностью, и что во время отбора пробы не происходит переполнения контейнера для проб (не показан) в приемном гнезде 112 контейнера для проб во время отбора проб. В этом случае, после каждого режима прерывания уровень наполнения предпочтительно обновляется или каждый интервал прерывания вдоль направления потока 124 вычисляется путем объединения поднабора проб, собранных до этого момента, с транспортированными поднаборами, которые считаются отрицательными.
[0091] Со ссылкой на ФИГ. 2, возможные положения пробоотборного устройства 100, описанного выше на ФИГ. 1, описаны в соответствии с различными иллюстративными вариантами осуществления изобретения.
[0092] На ФИГ. 2 показано доильное устройство 200 с множеством доильных стаканов 204, соединенных с собирающим элементом 208 при помощи коротких молочных шлангов 206. Собирающий элемент 208 соединен при помощи длинного молочного шланга 210 с собирающей емкостью 212, которая соединена при помощи молокопровода 214 с молочным насосом 216, который создает в доильных стаканах 204 вакуум для доения во время процесса доения. Это означает, что во время процесса доения одно вымя 202 коровы (не показана) выдаивается. Доильное оборудование 200 может содержать по меньшей мере одно пробоотборное устройство, как описано выше. На пробоотборном устройстве 220a-d может быть предусмотрено вентиляционное отверстие 224, как схематически показано на ФИГ. 2. Вентиляционное отверстие 224 может обеспечивать, что давление между пробоотборным устройством 220a-d и собирающей емкостью 212 будет приблизительно одинаковым.
[0093] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления пробоотборное устройство 220a может быть расположено на собирающей емкости 212. Например, пробоотборное устройство 220a может размещаться на входе собирающей емкости 212 с переливной емкостью 213, расположенной на входе собирающей емкости 212, в которую молоко из длинного молочного шланга 210 поступает, переливается через переливную емкость 213 и собирается на дне собирающей емкости 212. На дне переливной емкости 213 может быть предусмотрено небольшое выпускное отверстие, открытое в собирающую емкость 212, которое обеспечивает непрерывный обмен содержимого в переливной емкости 213 и опорожнение переливной емкости в конце доения. На дне переливной емкости 213, репрезентативную пробу молока можно взять с помощью насоса 222а, который может быть таким же, как насос 108, описанный выше, в соответствии с приведенным выше описанием для пробоотборного устройства 100.
[0094] В дополнение или в качестве альтернативы, пробоотборное устройство 200b может быть расположено ниже брызгоотбойного щита 214 в собирающей емкости 212, в результате чего молоко, подаваемое через длинный молочный шланг 210, отражается от брызгоотбойного щита 214, стекает вдоль него и собирается на дне собирающей емкости 212. Под брызгоотбойным щитом 214 может располагаться дополнительная собирающая емкость 215, которая собирает часть молока, сливающегося с брызгоотбойного щита 214. На дне данной дополнительной собирающей емкости 215 может находиться соединительная труба с насосом 222b, который может быть аналогичен насосу 108, описанному выше.
[0095] В дополнение или в качестве альтернативы пробоотборное устройство 220c, аналогичное пробоотборному устройству 100, описанному выше, может располагаться на дне собирающей емкости 212, в результате чего соединительный трубопровод, ведущий наружу от собирающей емкости 212, при помощи насоса 222c может брать репрезентативную пробу молока, как описано выше в отношении ФИГ. 1. Поскольку на скорость транспортировки насоса 222с не влияет давление на его входе, уровень хранения молока, собранного в собирающей емкости 212 (гидростатическое давление), не важен для работы пробоотборного устройства.
[0096] В дополнение или в качестве альтернативы в молокопроводе после собирающей емкости 212 может быть расположено пробоотборное устройство 220d, которое может брать репрезентативную пробу молока при помощи насоса 222d. Пробоотборное устройство 222d может быть таким же, как пробоотборное устройство 100, описанное выше.
[0097] В дополнение или в качестве альтернативы на коротком молочном шланге 206 между доильным стаканом 204 и собирающим элементом 208 может быть расположено пробоотборное устройство 220e, чтобы брать репрезентативную пробу молока при помощи насоса 222e. Пробоотборное устройство 222e может быть аналогично пробоотборному устройству 100, описанному выше.
[0098] В дополнение или в качестве альтернативы на длинном молочном шланге 210 может быть расположено пробоотборное устройство 220f, которое используетcя для взятия репрезентативной пробы молока при помощи насоса 222f. Пробоотборное устройство 222f быть аналогично пробоотборному устройству 100, описанному выше.
[0099] Со ссылкой на ФИГ. 3a и 3b описан датчик 300 расхода согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения. Здесь на ФИГ. 3a показан вид датчика 300 расхода вдоль вертикального направления, а на ФИГ. 3b показан горизонтальный вид сбоку в разрезе датчика 300 расхода вдоль линии пересечения a-a на ФИГ. 3a, причем линия пересечения a-a на ФИГ. 3a нарисована в качестве ориентира на ФИГ. 3b.
[00100] Датчик 300 расхода может быть, например, соединен с коротким молочным шлангом (не показан), длинным молочным шлангом (не показан) или молокопроводом (не показан). Например, датчик 300 расхода может быть расположен в коротком молочном шланге (не показан), в длинном молочном шланге (не показан) или в молокопроводе (не показан) таким образом, что входящий в датчик 300 расхода поток выходит из короткого молочного шланга (не показан), течет в длинный молочный шланг (не показан) или из молокопровода (не показан) вдоль стрелки 301 и выходит из датчика 300 расхода вдоль стрелки 303, чтобы вновь войти в короткий молочный шланг (не показан), длинный молочный шланг (не показан) или молокопровод (не показан). Таким образом, через датчик 300 расхода протекает весь поток молока во время процесса доения.
[00101] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления датчик 300 расхода выполнен в виде горизонтально ориентированной спирали 310, например, архимедовой спирали, так что поток молока, подаваемый на датчик 300 расхода, течет через спираль 310 по существу в горизонтальной плоскости снаружи внутрь. Это вызывает увеличение угловой скорости потока молока вдоль спирали 310, так что поток молока вводится в измерительную секцию 312, следующую за спиралью 310 ниже по потоку, с азимутальной составляющей ускорения относительно оси А измерительной секции 312.
[00102] В иллюстративных вариантах осуществления измерительная секция 312 может иметь пару кольцевых электродов 314, которые могут быть выполнены аналогично кольцевым электродам 14, описанным выше на ФИГ. 1. Кольцевые электроды 314 могут быть выполнены с возможностью измерения проводимости потока молока, текущего через кольцевые электроды 314. Азимутальная составляющая ускорения на входе измерительной секции 312 приводит к тому, что измерительная секция 312 полностью азимутально покрыта молочной пленкой и, таким образом, можно проводить стабильное и чувствительное измерение текущего электрического сопротивления кольцевых электродов 314, через которые проходит поток.
[00103] На измерительной секции 312 может быть предусмотрен соединительный трубопровод (не показан), который выполнен аналогично вышеописанному соединительному трубопроводу 22 на ФИГ. 1, и с которым соединено пробоотборное устройство (не показанное на ФИГ. 3a и 3b), аналогичное пробоотборному устройству 100 на ФИГ. 1. Согласно некоторым иллюстративным примерам отбор проб может также выполняться непосредственно на датчике 300 расхода.
[00104] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления по меньшей мере один дополнительный кольцевой электрод (не показан) может быть предусмотрен для образования датчика скорости, как описано в отношении ФИГ. 1 выше. Здесь делается ссылка на соответствующее описание в отношении ФИГ. 1.
[00105] В некоторых альтернативных вариантах осуществления датчик 300 расхода может также быть выполнен в виде оптического датчика. На ФИГ. 3c показан оптический датчик 300' расхода, который может быть предусмотрен в качестве альтернативы кольцевым электродам 314 по ФИГ. 3b, причем оптический датчик 300' расхода может располагаться ниже архимедовой спирали, в соответствии со стрелками 303 на ФИГ. 3b и 3c. Труба 312 может иметь оптическую измерительную секцию 312', которая может иметь U-образную форму, и в которой на противоположных сторонах измерительной секции 312' находится источник 320 света, например, в виде светодиода или лазерного диода или тому подобного, и может быть установлен детектор 330 света, например фотоэлемент или фоторезистор или тому подобное. Обращенные друг к другу концы измерительной секции 312' на стороне источника 320 света и на стороне детектора 330 света могут быть образованы элементами или иметь участки материала, которые являются прозрачными, по меньшей мере на участке, для света, излучаемого источником света (не показаны). Например, на противоположных сторонах 312' измерительной секции может быть образована оконная секция (не показана).
[00106] Во время работы датчика 300' скорости потока источником 320 света непрерывно генерируется световой луч или, в альтернативном варианте, импульс света определенной длины, который проходит через измерительную секцию 312', выходит на противоположном конце измерительной секции 312' и попадает на детектор 330 света, как схематически показано стрелками на ФИГ. 3c. Таким образом, измеряемая переменная, например, электрический ток, регистрируется в детекторе 330 света. Если молоко в этот момент течет через измерительную секцию 312' во время измерения, свет поглощается, что регистрируется детектором 330 света. Например, поглощение света молоком вызывает уменьшение электрического тока, протекающего через детектор 330 света. Поскольку степень поглощения света в измерительной секции 312' зависит от толщины слоя молока, протекающего по трубе 312, мера измерения, представляющего степень поглощения света, может, таким образом, дать количественную меру потока молока через трубу 312, например количество молока, протекающего через трубопровод 312 в пределах времени измерения.
[00107] В альтернативном варианте осуществления оптический датчик расхода, соответствующий оптическому датчику 300' расхода на ФИГ. 3c, может располагаться на измерительной секции 312 по ФИГ. 3b в дополнение или в качестве альтернативы кольцевым электродам 314. Например, источник света (не показан на ФИГ. 3b) соответствующий источнику 320 света на ФИГ. 3c расположен на одной стороне трубы в измерительной секции 312, и детектор света (не показан на ФИГ. 3b) соответствующий детектору 330 света на ФИГ. 3c расположен на другой стороне трубы в измерительной секции 312, так, что источник света и детектор света находятся напротив друг друга и обращены друг к другу. В измерительной секции 312 труба по меньшей мере частично оптически прозрачна для излучения, которое может быть обнаружено детектором света и излучается источником света. Например, в измерительной секции образованы два оптически прозрачных участка, через которые проходит оптическая ось, направленная от источника света к детектору света и вдоль которой детектор света может обнаруживать излучение, испускаемое источником света, причем оптическая ось ориентирована поперек оси трубы в измерительной секции 312.
[00108] Со ссылкой на ФИГ. 4 схематически показано доильное устройство 400 с пробоотборным устройством 410. Доильное устройство 400 содержит трубопровод 402, например, короткий молочный шланг, длинный молочный шланг, молокопровод или собирающую емкость. Соединительный трубопровод 412 ответвляется от трубопровода 402, который соединяет пробоотборное устройство 410 с трубопроводом 402. Нижний конец трубопровода 413 между насосом 414 и пробоотборным устройством 410 может по меньшей мере частично входить в контейнер 420 для проб.
[00109] В иллюстративных вариантах осуществления пробоотборное устройство 410 содержит насос 414, выполненный с возможностью отделения поднабора проб из трубопровода 402 вдоль первого направления 418 транспортировки и передачи количества отделенного молока во втором направлении 419 транспортировки. Насос 414 может работать согласно иллюстративным вариантам осуществления в первом режиме работы, в котором насос 414 берет репрезентативную пробу молока из трубопровода 402, во втором режиме работы в соответствии с режимом прерывания работы, описанном выше, в котором частичное количество берется из контейнера 420 для проб, соединенного с пробоотборным устройством 410, вдоль второго направления потока 419 до отбора пробы, и в третьем режиме работы как описано более подробно ниже.
[00110] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления может быть предусмотрен блок 416 управления, который может представлять собой элемент устройства 410 для отбора проб или который выполнен снаружи относительно устройства 410 для отбора проб и может быть связан с ним. Контроллер 416 может быть выполнен с возможностью управления работой насоса 414 в другом режиме работы.
[00111] Первый режим работы может выполняться, как описано выше на ФИГ. 1, в результате чего поднаборы проб отделяются.
[00112] Второй режим работы может выполняться в соответствии с вышеописанным режимом прерывания работы, как описано выше в отношении ФИГ. 1, при этом первый режим работы прерывается, а второй режим работы выполняется. Например, прерывание первого режима работы и дальнейшая работа насоса во втором режиме работы во время прерывания первого режима работы может происходить, если фактическое количество, транспортированное до этого момента, приближается к заданному количественному диапазону и, в частности, отклоняется от него не более чем на заданное значение. Например, заданное значение может находиться в диапазоне от около 1% до около 25% от верхнего предела заданного количественного диапазона, или оно может отличаться от верхнего предела заданного количественного диапазона на определенное количество поднаборов проб, каждый из которых транспортируется в интервале взятия проб во время текущей работы, например, один поднабор проб, два поднабора проб, три поднабора проб, в качестве нескольких неограничивающих примеров.
[00113] Во втором режиме работы, молоко может закачиваться обратно из контейнера 420 для проб в контейнер для отходов (не показан), аналогичный контейнеру 106 для отходов на ФИГ. 1, или закачиваться обратно в трубопровод 402. Последний случай может иметь место, если в контейнере 420 для проб отсутствует консервант.
[00114] В третьем режиме работы соединительный трубопровод 412 промывается, после того как первый режим работы завершен. Третий режим работы выполняется для предотвращения так называемой проблемы переноса. Третий режим работы имеет место в конце процесса доения и, в частности, в начале следующего процесса доения, при этом насос 414 работает в начале следующего процесса доения вдоль второго направления потока 419 в  интервале промывки, например, в течение периода времени от одной секунды до десяти секунд, предпочтительно от одной секунды до семи секунд, более предпочтительно от приблизительно трех секунд до семи секунд, например, приблизительно пять секунд, чтобы гарантировать, что любое оставшееся молоко от коровы, доенной в предыдущем процессе доения, удалено из соединительного трубопровода 412. Это удаляет из пробоотборного устройства 410 и соединительного трубопровода 412 и из соединительного трубопровода 412 все остаточное молоко из молока, которое было надоено в предыдущем процессе доения. При последующей работе насоса в первом режиме работы соединительная линия 412 и устройство 410 для отбора проб заполняется коровьим молоком, надоенным в последующем процессе доения, тем самым предотвращая проблему переноса.
[00115] В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения, предусмотрено пробоотборное устройство, которое может работать независимо от электронного соединения с молокомером или другой сетью данных.
[00116] Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения отбор проб возможен во время процесса доения, в котором заполнение контейнера для проб, пригодного для лабораторного анализа, может быть отделено в контейнер для проб несмотря на ранее неизвестное время доения, без чрезмерных потерь надоенного молока.
[00117] В последующем изложении конкретно описан иллюстративный, но не ограничивающий пример способа согласно изобретению в отношении передвижного пробоотборного устройства, которое, например, может быть выполнено в соответствии с описанием устройства 100 для отбора проб на ФИГ. 1, и может располагаться в доильном устройстве, соответствующем одному из пробоотборных устройств 220a - 220f на ФИГ. 2. Пробоотборное устройство, описанное ниже, может функционировать независимо от отдельного датчика расхода, как описано выше со ссылкой на ФИГ. 1-3 и, в частности, функционировать независимо от электронного подключения к молокомеру (не показанному на ФИГ. 1 и 2) или к любой другой сети передачи данных (не показанной на ФИГ. 1 и 2). Это означает, что описанное ниже пробоотборное устройство не обязательно полагается на эмпирические значения для отдельного животного, подлежащего доению, если только соответствующие данные из пробоотборного устройства не были созданы в истории прошлых операций по доению и сохранены во внешнем или внутреннем устройстве памяти (не показанному на фиг. 1 и 2), подключенному к пробоотборному устройству. В частности, для пробоотборного устройства, описанного здесь, вместо извлечения эмпирических данных, относящихся к конкретному животному, может обеспечиваться только общая оценка среднего количества молока, которое следует ожидать от стада (или, возможно, от питающей группы).
[00118] Проблему отсутствия ожидаемых количеств от отдельного животного, которая возникает, в частности, с передвижными устройствами, например, с передвижными пробоотборными устройствами без промежуточного сохранения проб молока в промежуточном хранилище, можно решить согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, как описано ниже.
[00119] На первом этапе инициализируется отбор проб. Затем оценивается доля молока, подлежащего отделению, как доля от общего количества молока. В этом случае, например, может быть оценена скорость отделения, которая вычисляется по соотношению желаемого заполнения контейнера для проб, например, от 30 мл до 50 мл и заданного ожидаемого значения. Заданное ожидаемое значение может вводиться оператором, например, на основе его опыта работы со стадом или животным, подлежащим доению, или это можно зафиксировать в пробоотборном устройстве в качестве исходного значения. В одном примере заданное ожидаемое значение может находиться в диапазоне от 6 кг до 30 кг. В иллюстративных примерах степень отделения может составлять между 0,1% и приблизительно 0,9% или от 1000 до 9000 промилле.
[00120] На следующем этапе, используя желаемое количество поднаборов проб, например, в диапазоне от тридцати до ста поднаборов проб, из которых должна быть составлена репрезентативная проба молока, определяется частичное количество, которое показывает, после какого количества молока, транспортируемого по транспортирующему трубопроводу, например, по транспортирующему трубопроводу 10 доильного устройства на ФИГ. 1, необходимо выполнить отделение подмножества проб. В иллюстративном примере частичная величина может быть определена как соотношение ожидаемого значения к желаемому количеству поднаборов проб. В иллюстративном примере может быть получено количество от 60 до 900 г для каждого поднабора проб.
[00121] Предпочтительно начинать сбор проб с равномерной и ориентировочной слишком высокой скорости отделения. Этого можно достичь, например, путем указания ожидаемого значения, которое, как ожидается, будет слишком низким, или недооцененного ожидаемого значения на первом этапе. В некоторых иллюстративных примерах может быть сделана оценка среднего количества молока для стада, и это может быть уравновешено с помощью весового коэффициента в диапазоне от 0 до 1, например, 0,70. В показанном здесь иллюстративном примере оценочное ожидаемое значение, например, 15 кг на дойку может привести к недооцененному ожидаемому значению в 10,5 кг. Это недооцененное ожидаемое значение может привести к тому, что контейнер для проб обычно полностью заполняется до окончания доения. Если это происходит, работа насоса пробоотборного устройства останавливается блоком управления насосом, которому точно известен объем заполнения, и затем насос работает в режиме прерывания, описанном выше. Это предотвращает перелив молока, смешанного с консервантом, и попадание его, например, в молокопровод, ведущий в собирающий резервуар.
[00122] Если, например, обнаружено преждевременное заполнение контейнера для проб, например, контейнер для проб достиг или превысил уровень наполнения по меньшей мере 40 мл, например, 48 мл, несколько поднаборов проб все еще находящихся в насосе и в соединительных трубопроводах к контейнеру для проб закачиваются в контейнер для проб и насос останавливается. Затем, как описано выше для второго режима работы или режима прерывания, выполняется процесс смешивания и применяется к молоку в контейнере для проб. Например, воздух может вводиться в контейнер для проб ниже поверхности молока в виде воздушной струи, либо перемешивание может выполняться с помощью встроенной мешалки.
[00123] После перемешивания состав теперь уже однородного молока, собранного в бутылочку, является репрезентативным для молока, надоенного от животного к этому моменту.
[00124] Затем часть, например, от 10 до 30 мл, предпочтительно 20 мл +/- 5 мл перемешанного молока снова откачивается из контейнера для проб насосом, переключенным на обратную передачу, и сбрасывается в контейнер для отходов через боковой канал. В частности, репрезентативность однородного молока, оставшегося в бутылочке, не изменяется в процессе откачки.
[00125] После этого этапа пробоотборное устройство может, при помощи блока управления насосом или дополнительного процессора (CPU), рассчитать новую скорость отделения, уменьшенную на отношение оставшегося количества в контейнере для проб, например, 48 мл минус 20 мл, до полного заполнения или до уровня заполнения, достигнутого до уменьшения, например 48 мл. Эта новая скорость отделения означает следующее: если бы эта вновь рассчитанная скорость расщепления использовалась с начала доения, к этому времени было бы собрано точное количество молока, оставшегося в контейнере для пробы после откачки, например, 28 мл было бы заполнено в бутылочку в соответствии с явными численными значениями.
[00126] Теперь контроллер может использовать эту пересчитанную частоту отделения для продолжения работы насоса в режиме работы, который был прерван режимом прерывания работы. Контейнер для проб теперь может быть заполнен из оставшейся части молока животного до конца доения.
[00127] Хотя во втором режиме работы насоса было выполнено уменьшение количества пробы, состав молока в этом остаточном заполнении снова является репрезентативным для оставшейся части надоя животного. Это гарантирует, что все содержимое в аналитической бутылочке является репрезентативным для всего надоя животного.
[00128] Если контейнер для проб снова становится заполненным до окончания доения, второй режим работы может быть повторен. Результирующая следующая новая скорость отделения будет тогда представлять собой текущую скорость отделения, умноженную на коэффициент уменьшения, как описано выше, например, уменьшение до 28 мл по сравнению с начальным заполнением 48 мл приведет к коэффициенту уменьшения 28/48.
[00129] Это приводит к тому, что с помощью этого пробоотборного устройства выполняется перенастройка или оптимизация скорости отделения.
[00130] В иллюстративном варианте осуществления пробоотборного устройства, описанного выше со ссылкой на ФИГ. 1-4, насос, описанный выше в отношении различных вариантов осуществления, может быть насосом прямого вытеснения. Это позволяет обеспечить насос, в котором расход лишь незначительно зависит от напора насоса. Кроме того, расход этого насоса может быть отрегулирован очень точно и с возможностью воспроизведения, с помощью высоты хода и количества ходов, что приводит к передаче очень точных и воспроизводимых отрегулированных наборов дискретных проб. В частности, соответствующие насосы также подходят для низких скоростей работы привода, что может быть предпочтительным, например, при транспортировке проб молока, чтобы как можно меньше повредить чувствительные жировые шарики в пробах молока.
[00131] Хотя настоящее изобретение было описано в отношении конкретных вариантов осуществления, относящихся к процессу доения, это не составляет ограничения изобретения. Изобретение применимо к любой системе, в которой пищевые продукты транспортируются по конвейерной линии с интервалами транспортировки, и репрезентативные пробы пищевых продуктов, транспортируемых по конвейерной линии, должны отделяться в интервале транспортировки. Изобретение обеспечивает выгодное устройство для отбора проб, которое способно отбирать репрезентативные пробы, даже если интервал транспортировки не полностью известен во время начала отбора проб.