JP3701040B2 - 乳絞り流れから比例した量を有する分析サンプルを抽出するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、牛から乳絞りされた乳流れから、乳絞りされた乳量に比例した一定量の分析サンプルを抽出し、それによって乳流れに依存して事前に定められた乳流れからサンプル部分量を抽出するための方法、並びに乳絞りダクト内に配置された乳流れ測定装置と、分析サンプル容器と連結され、且つ乳流れと接触する乳サンプル抽出装置を制御するためのプロセッサユニットとを有する、この方法を実施するための乳サンプル抽出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
牛乳の品質、従ってkg当たりの値段は、その内容物、特に牛乳の脂肪成分の割合に向けられる。しかしながら、牛乳は一定の時間静置すると、この場合好ましくは脂肪部分は牛乳の上面に堆積するので、脂肪成分の決定は非常に困難にされる。従って、通常50ml以上であってはならない、いわゆる代表的な分析サンプルの抽出方法について非常に厳しい規制が存在する。この方法は、非常に骨を折る、労働集約的な方法で、時間もかかる。
サンプル抽出装置は、DE35 28 827 号公報で既に知られており、乳サンプルは農場から乳タンク輸送者へ送出される乳の移送によって抽出される。この場合には、いわゆる期待した乳量が過去数日の知られた、送出量を基本に採用され、この乳量は抽出インパルスの所定の等しい数によってそれぞれ分けられる。その結果、抽出インパルス毎に、同じ量の乳が割り当てられ、インパルスの数が増大するとき、期待した全量の乳を生じる。期待した全量に依存して、もちろん容積の変更を各インパルスに与えることができる。乳の運搬とともに、容積の一部を計算後各インパルスをそれぞれ出力するように乳容積測定装置をセットアップする。各インパルスでは、部分所定量のそれぞれ等量のサンプルが乳から抽出される。この方法では、一定数のインパルス及び一定部分量のサンプルである抽出された全サンプル量は、実際的に一定に保持される。
【０００３】
一方、実用新案G 85 02 2594号公報はタンクローリ或いは酪農場内に備付けの乳移送操作用の乳運搬装置に関し、同様な方法で、抽出すべき部分的な量の各サンプルの量が、抽出すべきサンプル全量及びサンプルの部分的な量が抽出される時間に関して規定されることによって、抽出すべき部分的な一定量のサンプル数が一定にされる。しかしながら、乳の全量の移送によって全乳流れの相違が生じ得るので、2 つの部分的なサンプル抽出の間の静止間隔をそれぞれの乳流れに依存して変えるために、移送すべき乳の全量のそれぞれの測定された乳流れに対する関係を考慮することが示唆されている。しかし、期待すべき、その結果考慮すべき乳流れの変化は、比較的小さい。
DE 32 10 465号公報では、乳絞り中、直接起こる乳流れから比例した量の乳を抽出することが知られている。この場合には、乳絞りされた乳を流す乳流れ測定装置と連結して、ぜん動性ポンプの援助によって部分的な量がそれぞれ分岐し、ぜん動性ポンプの運転速度はそれぞれの測定された乳流れ或いは乳流れ測定センサーで測定された高さレベルに依存して制御される。しかしながら、かかる装置は発生する乳流れの範囲が定められている場合にだけ有用で、それによって特に、ぜん動性ポンプは高速の乳流れで正確なサンプル抽出をこれ以上を保証しない。さらに、ぜん動性ポンプは特に高速の運転速度では、寿命が非常に制限され、さらにポンプは真空と大気圧との間で作動しなければならないことによってさらに増加した比較的高いエネルギー消費を有する。
【０００４】
同じ欠点が、DE 32 16 537号公報で知られている装置に当てはまり、第1 ぜん動性ポンプが、乳流れの測定のために使用され、第2 ぜん動性ポンプが、サンプルを抽出するのに役立つ。装置全体の相当な重量が2 倍のエネルギー消費に加えられ、係る装置は運搬可能な小型装置で使用されなくなる。これに加えて、このような装置では乳は過去のサンプルから測定装置に残ったままで、次の測定サンプルに達することによって比較的高いいわゆるキャリーオーバリスクが発生する。
既に述べたように、いわゆる代表的なサンプルが、乳絞りされた乳量の脂肪成分の正確な決定に関し主に行われる。しかしながら、乳を静置すると、脂肪は乳部分の残りから比較的に即座に堆積する傾向を有するので、すでに静置された乳から代表的なサンプルを抽出するために、精巧で、長く正確な操作方法が要求される。
このような方法はもちろん、牛の乳絞りから直接、即ち乳がまだ静置していないとき、かかる代表的なサンプルを抽出できるなら、不必要である。この方法は又、各牛は特にモニターされ、さらに乳の乳成分が別個に決定されることから鑑みれば、望ましい。しかしながら、かかる方法の困難性は、牛によって乳の全量が相当変動するにも係わらず、さらに乳流れ及び牛から牛への各乳絞り中の時間の観点の大きな相違に係わらず、毎回50ml以下の分析サンプルの小ボトルだけが入手可能であり、小ボトルに代表的なサンプルが直接注入されることに基づく。
牛の乳全量の期待される値は５ｋｇと３０ｋｇの間、即ち、１対６の比率ですでに異なり、乳絞り段階中起こり得る乳流れは毎分０．１ｋｇと１２ｋｇの間、即ち、１対１２０の比率で変動し得る。乳絞り全量と乳流れとに対する影響作用の両方をいっしょに組み合わせたら、１対７２０の比率で可能な変化の広範な範囲の可能性を生じ得る。同時に分析サンプルの量は20mlと40mlの間、即ち、せいぜい１対2 の比率で変動しうることを考慮しても、主な影響要因が考慮されるとき、これによってカバーすべき変動範囲は１対360 となる。
【０００５】
今日まで、企図するポンプではこれらの問題を解決することができない。管のピンチによって所定容積を運搬するぜん動性ポンプは、最大速度範囲は、1 対100 に達するだけで、しかもこの場合には、高価な等電流制御が必要であるから、1 対360 の領域に亘って制御することができない。特に、低速度領域では等電流モータの制御が必要であるが、このモータは非常に問題がある。これとは別に、このタイプのぜん動性ポンプは、比較的高いエネルギー消費は別にして、大きな重量及び大きな構成容積を必要とするので、牛に使用される移送可能測定装置に非常に適してはいない。これに加えて、必要な管の弾性は、時間とともに変化し、それによって同時に移送される容積が変化するので、この管の寿命は短い。
同じ方法では、膜によって作動する電磁ポンプは、1 対360 の必要な範囲をカバーすることができない。同様に、作動の際、乳は弁に粘着し、或いは収集する傾向、即ちカードリングの危険が増大するので、弁をかかるポンプと連結することが必要であり、それによって十分な洗浄の問題がある。最後に、かかる電磁ポンプは又、比較的高い電流消費を有する。
従って、本発明は乳絞り中、各牛に対して50ml以下の代表的な分析サンプルを別々に取ることのできる方法並びに装置を得ることに向けられている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
これは、サイクルが制御された弁を使用することによって、それによってあらゆるサイクルが弁開放時間と弁閉鎖時間とを有し、経験によって得られる、特定の牛から乳絞りされるべき乳の全量の期待される値から、最大所定量５０mlの下に保持された分析サンプルを単に抽出するために、サイクル時間及び弁開放時間が決定され、それによってサイクル時間及び弁開放時間が所定範囲の値であるようにそれぞれ選択され、弁開放時間或いはサイクル時間が、乳流れに依存して制御され、しかも弁開放時間或いはサイクル時間の値が乳流れの変化の結果、範囲を越えるのを回避するために、弁開放時間及びサイクル時間が範囲内の値と同じ比率で変化する上述したタイプの本発明の方法によって達成される。
このような方法では、代表的な分析サンプルを5kg と30kgの間並びに毎分0.1kg と12kgの間の可能な乳流れである期待された乳全量の大きな変動範囲から抽出することができる。
この方法をより容易にするために、分離されたサンプルの部分的な量が乳流れそれ自身と同じ圧力の下に保持される。
【０００７】
制御を簡単にするために、乳リザーバの高さは、乳流れから実質的に独立した分離した流れを生じさせるために、弁より上で一定に保持されるのが好ましい。
一方、乳流れに依存した弁を通る分離した流れを変えるために、乳流れにそれぞれ依存する乳リザーバの高さが弁より上に生じるように方法が実施されるとき、測定領域をなお引き延ばすことができる。
サイクル時間が変化しえるサイクル時間に対する値の範囲は、弁の再生しえる乳の分離量の制御可能性によってのみ実際的にその下限の境界が決定され、さらに代表的なサンプルを生じるために、小さい乳流れで抽出されるべきサンプル数によって他端が決定され、０．５秒と３０秒（毎分１２０乃至２サイクル）にあるのが好ましい。しかしながら、値の範囲は２秒と３０秒の間にあるのが好ましい。
弁開放時間の値の範囲は、短い開放時間とともに、弁の慣性によって重要に決定され、これらの開放時間までを意味する上限開放時間とともに、一定の乳流れとともに、達成しえる。
この場合には、値の範囲は0.05秒と1.2 秒の間にあり、高い乳流れと、それぞれ0.1 秒と0.8 秒の間にあるのが好ましく、非常に小さい乳流れによって0.1 秒乃至0.25秒の範囲まで減じることができる。
【０００８】
知られているように、乳絞りされた乳の脂肪成分は、乳絞りの終わりに向かって増加する。その結果、乳の粘性及び流れ挙動は僅かに変化する。これに関連して、毛管引力の影響は又、重要なものになり得る。これらの理由のために、乳絞りの終わりに向かって乳流れの漸進的な減少とともに分析サンプルに含まれる脂肪成分を細かく較正するのに有用で、弁開放時間の漸進的な増減に。
本方法は弁の各閉鎖中、弁を流れる乳の一部が液送して戻されように実施されるのが好ましく、本方法はさらに、乳流れの開始を加速するために弁の各開放とともに、吸引力が乳に及ぼされるように実施されるのが好ましい。 本発明は又、本方法を実施するための、乳ダクト内に配置された乳流れ測定装置と、分析サンプル容器と連結され、且つ乳流れと接触する、乳サンプル抽出装置を制御するためのプロセッサユニットとを有する乳サンプル抽出装置に関し、乳サンプル抽出装置は、電磁制御コイルを有し、コイルとともにシール本体が、サンプル抽出流れ用の流れ貫通開口を閉鎖する第１位置まで、及びこの開口が解放される第２位置まで可動であることによって特徴付けられる。
このシール本体は、永久磁石或いは強磁性材料から、流れ貫通開口の近くで作られ、強磁性材料或いは永久磁石から作られた本体は、シール本体をその第１位置に保持して配置されるのが好ましい。シール本体をその第１位置から第２位置まで、或いは第２位置から第１位置まで移動させるために短時間のインパルスに対する単純な変化が必要であるから、この実施例はエネルギー節約作動を可能にする。これによって、10msec乃至100msec の短時間のそれぞれのインパルスによって実施することができ、それぞれに互いに逆方向の電流を導く。電流方向の変化は、例えば、電子制御の援助によって行うことができる電磁コイルの端における電圧を単に極性を逆にすることによって行うことができる。
【０００９】
正確には、シール本体は横方向ガイドに案内される円筒体から作られると特に有用であることがわかっている。本体、特にガイドはガイドと本体の間に出来る限り小さい摩擦を生じるかかる材料から作られる、或いはこのような材料のカバーを有するのが好ましい。
サンプル抽出流れ用の流れ貫通開口を決定するパイプは、強磁性体或いは永久磁石から形成された本体を形成するとき有用である。
最適な密封さらに又作動の騒音を減じるために、さらに寿命をのばすために、シール本体及び／又はシール本体に面する流れ貫通開口の端は、吸収又は減衰材料の層を有する。かかる減衰材料は、例えば、シリコン或いはポリウレタン製プレートから形成され、或いはシリコンで被覆された鋼バネの形状で作られることもできる。
作動の安全性及び作動の正確性を増すために、電磁コイルはシール本体の第２位置の高さに配置される。
乳の一定量の完全な排出を容易にするために、等圧の下でサンプル抽出特定のダクトがサンプルの抽出から分離して設けられ、一方では乳絞りの真空と連結され他方では、乳サンプル抽出装置の端に通じる。これは、分析ボトルから空気を排出し、空気は乳の注入によって追い出される。この方法では、乳流れより上並びに、乳サンプルが分離される、同じ圧力、即ち上の場合における乳圧力が又、乳サンプル抽出装置の流出端に拡がるのが保証される。
【００１０】
乳サンプル抽出装置を通るキャリーオーバの恐れをできるだけ小さくしておくために、一方では乳貫通流れ用に設けられたスペースはできるだけ小さく、しかし他方では、乳は容易に排出され、且つ乳サンプル抽出装置は可能な限り洗浄可能であるように形成される。有利であると示した装置は、円筒形状のシール本体は実質的に円筒に形成された案内路に沿って可動で、シール本体に面するその表面には、凹部がシール本体の長手方向に延びて、シール本体の第２位置で流れ貫通開口と接触し、さらに分析サンプルホルダーに面する乳サンプル抽出装置の端と接触する。
特に短い弁解放時間で弁の完全な機能を達成するために、並びにブロッキング、特に貫通開口のカードリングを防止するために、流れ貫通開口と乳を引くための凹部との間の連結が、流れ貫通開口の閉鎖位置に達する前に、さらにそれぞれシール本体の開放運動中、所定距離（Ｄ）に亘ってシール本体の調整運動で遮断されるように実施例を行うのが有用である。
好ましい実施例によれば、乳サンプル抽出装置はそれぞれの乳流れに相当する乳蓄積或いはリザーバが設定されるチャンバと直接連結される。このチャンバは、関連した乳流れ測定センサーの対応するチャンバが好ましい。リザーバの高さを測定するために、追加装置が又、例えば互いから一定距離で高さに沿って配置された測定プローブがこのチャンバ内に設けられる。
【００１１】
さらなる実施例によれば、乳サンプル抽出装置がチャンバの中に上って通じ、チャンバ内では乳流れがそれぞれ所定のリザーバ高さに保持されるとき、計算及び制御費用を減じることが要求される。これは、例えば乳流れ測定装置との対応した連結、従って構成によって達成され、いわゆるサンプ領域内で実際には達成される。
上述の実施例では、静水圧に従って分離が行われ、分離は又、乳流れサンプル抽出装置の流れ貫通開口が乳移送ダクトの中に突出するサンプル抽出パイプと連結される点で、別の実施例に従って達成される。この場合には、動的なサンプル抽出が行われる。
この場合には、流入開口の長手方向軸線が乳移送ダクトの内壁から乳移送ダクトの直径の１／３の距離に配置されるようにサンプル抽出パイプを配置するのが有用であることがわかっている。
動的サンプル抽出機の好ましい実施例によれば、サンプル抽出パイプは、分析サンプルホルダの排出導線と連結され、流出開口を取り囲む第１ダクト内、及び乳流れと連結する第２ダクト内で分岐し、それによってシール本体は、可動でその第１位置で流出開口を閉鎖し、且つ第２ダクトを開放し、その第２位置で流出開口及び第１ダクトを開放し、さらに第２ダクトを閉鎖するように可動である。
【００１２】
以下に、図面に示す実施例を援用して本発明をさらに説明する。
【００１３】
【実施例】
図１では、乳頭絞りカップ２が置かれた、牛の乳房１が概略的に示される。これらの乳絞りカップで乳絞りされた乳は、一緒にいわゆる乳収集ピース３に運ばれ、単一の移送ダクト４で乳を例えば、頭上に案内され、且つ乳絞りの真空の下に維持される全移送ダクト５に移送する。乳絞り長管４には、乳流れ測定装置６が配置される。さらに、乳サンプル抽出装置７が、乳絞り長管４と或いはかかる場合には、乳流れ測定装置６と連結されて示され、分析サンプルボトル８に抽出されたサンプルを収集する。決定された許容値が入力され得るプロセッサー９が、導線１０を介して乳流れ及び乳流れ測定装置の乳リザーバの高さに対応する乳流れ測定装置６からの信号を受け、かかる状況で乳の流量或いは単位時間当たりの乳流れの変化、並びに弁開放時間及びサイクル時間を計算し、しかも導線１１を介して乳サンプル抽出装置７を制御する。
図２は、参照番号２０で指示する乳流れ測定汎用装置を示す。乳絞り長管４の一部となりえるパイプ２１を介して、乳絞りの真空の存在の下で、乳は上方に向かい測定及び収集チャンバ２２へ達する。それぞれの乳流れと対応して、乳はリザーバ高さ２３までチャンバ内に蓄積する。チャンバ２２に蓄積した乳は、測定及び収集チャンバから測定スリット２４を越えていわゆるサンプ２５の中へ流れる。このサンプ２５では、同様に乳絞り長管の一部となり得る乳流出ダクト２６が、上方へ突出する。流出ダクト２６を経て、流出導線の下端２７の高さまでのサンプ２５内の乳は、乳絞りの真空の有効性に基づいて吸引される。従って、このサンプ部分２５では、乳はそれぞれ一定高さＣを有する。
【００１４】
測定及び収集チャンバ２２では、複数のリザーバセンサー２８がそれぞれ、測定用スリット２４の前方に互いに一定距離を隔ててその全長に沿って配置され、このチャンバ内の乳リザーバがセンサー２８とともに創設され得る。次いで、これらのリサーバセンサ２８の連続的な或いは周期的なスキャンニングのために、図示しない別個の電気スキャンニング装置が、乳流れ測定装置２０内に単独で設置され、それによってリザーバの高さに対応する単一信号がプロセッサ９に送信され得る。リザーバセンサー用の適当なスキャンニング装置も又、もちろんプロセッサ９内に設置することができ、プロセッサ９は導線１０を介して個々のリザーバセンサーをスキャンし、さらにプロセッサ内で対応するリザーバ高さ信号を形成する。
乳サンプル抽出装置３０が、乳流れセンサ２０より下に設けられ、乳流れセンサ２０は測定及び収集チャンバ２２の底部の検量開口３１を介して装置３０に連結されている。この乳サンプル抽出装置３０の異なる実施例は、図６乃至図１０を援用して後に説明する。
分析サンプルボトル３２が、乳サンプル抽出装置３０の下端に固定され、抽出されたサンプルが満たされる。分析サンプルボトル３２の中に突出する乳サンプル抽出装置の下端３３は、この端に連結される導線３４を介して乳サンプルより上のスペース３５と連結される。乳流れ測定装置のこの部分では、乳絞りの真空が拡がる。
【００１５】
図３は、乳流量測定装置並びに図２と同じタイプの乳サンプル抽出装置を示し、それによって同じ部品は、100 増加しただけの同じ参照番号で確認される。この実施例は、いわゆるサンプ１２５の領域の乳流れ測定装置のハウジングの底部の検量開口１３１を経て、乳サンプル抽出装置への供給ラインが設けられる点で異なる。図２に示す実施例と比較すれば、サンプ領域の乳リザーバの高さは、それぞれ存在する全乳流れから独立した一定高さＣである。
上述の実施例では、乳サンプル抽出装置が、それぞれの乳流れ測定装置と組み合わせて示されている。示したような乳流れ測定装置の代わりに、異なる作動原理を有する、もちろん他のタイプの乳流れ測定装置、例えば乳ピストン分析タイプの乳流れ測定装置或いは体積作動タイプの乳流れ測定装置も又、採用できる。乳流れ測定装置と乳サンプル抽出装置との結合は、もちろん必要でないけれども、装置全体のコンパクト化に寄与する。もちろん、乳サンプル抽出装置は又、乳が流れる別個のスペースと連結することができ、それぞれの乳流れに対応する所定高さに蓄積し、或いは抽出装置は又、乳を移送するダクト内のスペースと連結し、乳サンプル抽出装置によって所定の高さに一定に保持してもよい。
【００１６】
乳サンプル抽出装置の上の実施例とともに、蓄積した乳によって生じた静水圧は、それぞれの分析サンプルボトルへ流入する分離した流れのためにそれぞれの役割を果たす。一方、説明する以下の２つの実施例では、乳の分離は、乳サンプから再度加速された乳流れの運動エネルギーの助けによって起こる。
図４では、同じ構成要素は図２の参照番号と同じ番号で確認されるが、番号が２００増加している。乳は矢印Ａの方向に流出ダクト２２６を介して乳流れ測定装置２２０から移送される。抽出用細管２４１が、流出ダクト２２６の鉛直部分２４０の中へ突出し、下方に向けられた、２４１の自由開口２４２は、流出ダクト２２６の自由断面積に比例して５０乃至１００倍或いはそれ以下の比率である。流出ダクト２２６の中で移送される乳ピストン或いはピストン状ストッパーが、一様な形態を常に有してはおらず、さらに例えば、各ピストンから乳の分離の可能な限り正確な比例量を達成するために、それらは導線パイプの中間部よりダクト２２６の内側で全く長く形成できるので、自由開口２４２の中間２４３は、流出ダクトを自由端２４２のようにの幾分円形断面と仮定するとき、流出ダクト２２６の内壁から内径の１／３の距離に位置するように配置される。乳サンプル抽出装置２３０が継続して開放しているなら、分析サンプルボトルへ流入する乳流れは、乳流れに依存し、並びに厳密に再生可能だが、乳流れの量は、比例しないであろう。乳流れの量を比例させるために、乳流れは対応する特性曲線に従って弁で制御されなければならない。しかしながら、５０ｍｌ以下のサンプル量の分配或いは分離のために、細管の断面を使用しなければならないので、測定は極端に不正確で、さらに克服しがたい洗浄の問題が起こる。
【００１７】
この装置も又、乳の分離が等圧力の下で行われ、分析サンプルボトル２３２は点線だけで示すダクト２４４及び流出ダクト２２６の内部に突出するパイプ２４５を介して、乳の真空となお連結されている。パイプの開口２４６が乳の流れからそれているにも係わらず、乳が分析サンプルボトルへ達するの防止するために、せいぜい径０．５ｍｍ乃至０．８ｍｍの極小のボア２４７が、ダクト２４４内に設けられる。ダクト２４４内の乳の貫通が、最初から防止されるように、開口は、空気の軽い流れがボア２４７からダクト２４４を通って流出ダクト２２６へ起こるように寸法決めされる。一方、開口２４７は又、分析サンプルボトル２３２の内部は、乳絞りの真空に保持されるべきだから、ダクト２４４内に真空の喪失が実際的に起こらないように小さくすべきである。この開口はダクト２４４の始点で、パイプ２４５の近くに取り付けられるのが好ましい。
図５は、図４に示す乳サンプル抽出装置に関する乳サンプル抽出装置の変形例を示す。残った同じ部品は３００増加した番号で確認される。これらの部品は再度詳細に説明はしない。
流出ダクト３２６内に突出するパイプ３４１は、分岐部３５０によって２つのダクト３５１と３５２に分けられ、ダクト３５１が乳サンプル抽出装置３３０とダクト３５１の端３５３とを経て乳流れ測定装置３２０の乳サンプ３２５と連結される。他のダクト３５２は、乳サンプル抽出装置３３０を介して分析サンプルボトル３３２と連結される。乳サンプル抽出装置３３０は、図１０の援用で個々に詳細を示すような逆止弁からなる。
【００１８】
図６は、図２乃至図４のこれらの実施例に関連する乳サンプル抽出装置の実施例を示す。乳サンプル抽出装置４３０が、上側４０１が乳流れハウジングの下側に接し、検量開口３１が流路開口４０２と整列するように、乳流れ測定装置２０の下側に取付け可能である。流路開口４０２の下部は永久磁石から、或いは強磁性材料のいずれかから作られるリング形状の本体４０３によって形作られる。シリコン或いはポリウレタンのような衝撃吸収材料から作られた偏向板４０４が、本体４０３の下側に接している。他の条件が変わらないままである場合には、永久磁石の吸着力は、このプレートの厚さによって正確に調整することができる。偏向板は、流路４０２と整列し、少なくとも同じ大きさである開口４０５を有する。偏向板４０４の代わりに、本体４０３の下側に直接固定された吸収層も又、設けることができる。高さＤ及び開口４０５の直径より大きい直径を有する略円筒の中空キャビティ４０６を、偏向板４０４の下に設けるのがよい。この高さＤは、弁の全リフトより短い。直径は移動シール部分より幾分大きい。これによって以下に詳細に説明する弁のピストン作用を生じる。中空キャビティでは、本体は案内され、鉛直方向に移動する。本体４０７は、円筒本体であるのが好ましいが、流路４０２を密封するために、第１上部位置において、偏向板４０４に対して漏れ止めできる頂面４０９を単に有する限り、中空キャビティ４０６内で可動な別の形状の本体も、設けることができる。図６に示すように、シール本体４０７は、円筒中空キャビティ４０６を横切って延びる鋼性ワイヤ４１１から作られ、例えばシリコン材料から作られた、運動を吸収するためのカバー４１２を有するバッファー４１０上の第２下部位置に静止する。シール本体４０７は、永久磁石材料から作られるのが好ましい。
【００１９】
電磁コイル４１３が、円筒中空キャビティ４０６の軸線と同軸に配置され、電気線４１４を介して負荷することができる。
凹部４１５及び４１６（図６）が、円筒中空キャビティ４０６の側壁に、高さＤより下に設けられ、図６に示すシール本体４０７の第２下部位置では、円筒中空キャビティの内部スペース４０６と接触し、しかも下端が排出ダクト４１７と接触する。排出ダクトはその下端が、中空の貫通ニードル４１８の形状に形成され、例えばニードル４１８は、詳細に示さない分析サンプル管のベントプラグ４１９を貫通することができる。リング形状の突出部４２０が、中空貫通ニードル４１８と同軸に形成され、ニードル４１８はベントプラグ４１９の上側４２１に対してシールされるようになっている。この方法では、円形スペース４２２が、このリング形状突出部４２０とベントプラグとの間に形成されて、凹部４２３を介してダクト４３４と連結する。このダクト４３４は、図２に示すダクト３４でもよく、或いは乳絞りの真空と連結される図３に示すダクト１３４でもよい。この方法では、ベントプラグ４１９の端４１８を貫通後、乳絞りの真空が、円形スペース４２２内に存在し、一方で分析サンプルボトルに生じる圧力増加をプラグ４１９のシールによって防止し、他方で、引込み乳によって圧縮された分析サンプルボトルの内部のガス容積が、サンプル抽出が等圧力の下で起こることを保障するように排気することができる。
【００２０】
それを必要とするかかる状況では、弁は又、例えばピンチ弁として形成され、それによって、例えば管は締めつけられ、或いはそれぞれ解放される。
乳抽出装置の同様な実施例を図７に示し、同じ部品は、１００増加した同じ番号で確認される。この図では、さらなる実施例が下部左半分に示され、ストッパー５２４がパイプの下端５１８に配置され、且つネジ５２５によってハウジング５３０に固定され得る。次いで、このストッパー５２４上には、対応するパイプ形状の分析サンプル容器を配置し、容器の内周は延長部５２６に対してシールされる。
別の実施例が図７の下部右半分に示され、２つのＯ形状のシールリング５２７がパイプ５１８の外側に支持され、次いで、分析サンプル容器は密封の仕方で直接押され得る。
図８及び図９は、乳サンプル抽出装置のさらなる実施例を示し、この実施例は図６に対応する乳サンプル抽出装置の簡単な変形であり、同じ構成要素は、図６のような参照番号だが、２００増加した番号で確認される。この実施例では、電磁コイル６１３がシール本体６０７の下端に配置され、第２下部位置に見いだされ、シール本体の正確な開閉機能のための非常に安定したサポートとなる。ここで、シール本体は３つのガイドリッジ６４０、６４１及び６４２上で単に案内される。リッジ６４０とリッジ６４１及び６４２との間には、既に説明した凹部６１５及び６１６がそれぞれ、乳の流出のために設けられる。さらに、他方では平らな凹部６４３が、さらなる凹部６４４を介してチャンバ６２３と連結され、且つ乳絞りの真空の下に保持されるリッジ６４１と６４２との間に形成される。凹部６４４は、シール本体６０７の上端が又、第２下部開口位置で真空であり、乳の摩擦無しの排出が達成される効果（非ピペット効果）を有する。
乳と図２乃至図４及び図６乃至図９に説明した乳サンプル抽出装置との分離は、装置が開閉弁として機能するように行われるのが好ましい。図６に示すシール本体４０７の第２下部位置から始まり、例えば、正しい方向の電流及び強さが電磁コイル４１３に与えられるなら、偏向板４０４に当たる位置に来るまでシール本体４０７が上方に移動する。この第１上部位置では、同時の閉鎖位置はシール本体４０７によってダクト４０２を通る乳の流れの遮断に相当する。シール本体４０７或いはリング４０３のいずれかは、永久磁石で作られ、他のそれぞれのピースは強磁性材料で作られているので、シール本体４０７は、電磁コイル４１３がより以上の電流を運ばないときにも、この位置に保持される。弁の開放は、リング４０３とシール本体４０７との間の磁気吸着力に打ち勝ち、さらにシール本体を再びその第２下部開放位置に戻すために、反対向きの電流によって略同じ大きさのインパルスが電磁コイル４１３を通して送られるのを単に必要とする。この位置では、乳流れは、ダクト４０２を通って解放される。この第２下部位置では、この本体はバッファー４１０に載るので、同様にシール本体４０７に対する電磁コイルの吸着力の必要性はない。シール本体は直径６mm程度、長さ16mm(8mmのリフト長さ) の非常に小さい本体から作ることができ、ダクト４０２は閉鎖端で直径1.5mm 乃至3mm を有し、シール本体４０７の全容積は1.35ml、重量10g 以下であるので、シール本体４０７の慣性質量を非常に小さく保持することができる。従って、弁を開閉するために、1.5Watt 程度の最大電力を有する、長さ10ms乃至100ms の最も小さいインパルスを単に必要とする。これは、インパルス間でエネルギーは消費されないので、非常に高い作動サイクルでは、エネルギ消費が非常に低い( 代表的には、0.2Watt)ことを意味する。しかしながら、係る弁によって、企図した分離流れで0.05秒まで下げた開放時間が可能であることもなお重要である。
【００２１】
弁を制御するために、反対方向の電流を有するインパルスを電磁コイルに供給して、電磁コイルにおける電圧の極性を逆にするのが好ましい。有用な実施例によれば、シール本体を第１位置から第２位置まで、さらに第２位置から第１位置まで移動させるために、装置は１つの電磁コイルの代わりに、反対方向に巻かれた２つの電磁コイルが設けられ、それによってインパルスが第１電磁コイルと第２電磁コイルに交互に供給される。
上述の装置は、好ましくはインパルス制御と関連して説明したが、それでも永久磁石の使用なしに、第１方向の電流がそれぞれ電磁コイルに供給され、シール本体がその位置の１つに保持される限り流れるように、シール本体用の強磁性材料を単に用いることによって装置を実行させることができる。シール本体を他の位置に移動させるために、電流の方向を逆にして、切り換えタスクが起こるまで電流を保持するのが好ましい。しかしかかる工程は、電流の消費及びコイルの熱負荷を増大させる。
図６に示す実施例では、あるピストン作用が距離Ｄに亘ってシール本体の運動中に生じる。かかるピストン作用は弁の作動にとって絶対的に必要ではないが、非常に有利であるのがわかっている。
【００２２】
弁の中に組込むことができるピストン作用の結果は、以下のようである。
シール本体の閉鎖によって、その頂面は円筒形状の中空キャビティ４０６内でピストン状に長さＤ移動する。それとともに、この円筒キャビティ内の乳が移動し、分離又は分割流路４０２が後方から自由に送られ、その結果次の分離サイクルが最適に交換される効果を果たす。これはさらに、代表的なサンプルを改善する。同様に、ピストン作用によるこの自由な送りは、各分離サイクル前に、実際のダスト粒子からの開口３１、１３１を含む分離流路の完全な洗浄を引き起こす。装置の洗浄段階では、この作用はなおさらに増大し、弁の切り換え周波数（例えば、90-120 S/min) を非常に増加させることによって、さらに使用される。
閉鎖運動に続くシール本体の開放運動では、乳流れが円筒長さＤの端でシール本体の頂面を経て凹部４１５、４１６を通って分析ボトルまで流れ去る前に、乳は同じピストン作用によって分離流路から吸引される。弁の開放によって吸引され、弁の閉鎖によってそれぞれ押し戻される乳の容積は、同量で、従って分離量に影響を与えない。この乳容積の前後の押し出しは、円筒部分Ｄの有効長さに単に依存し、かかる場合にはピストンとシリンダとの間の円形ギャップにも依存する。同様に、シール本体の全リフトは乳は最終的に凹部を経て流出することができるだけなので、長さＤより相当大きくなければならない。シリンダ（例．直径６mm、長さD 5mm)の小さい寸法に基づく。乳の毛管引力及び結合力が、強く作用するので、鉛直位置のシリンダは次の閉鎖段階前に常に乳で満たされる。シール本体の加速運動は開閉によって変化し、これは２方向の運動に対してコイルへの変化する電流の強さを設定することによって修正することができる。
【００２３】
しかしながら、説明したピストン作用の最も重要な利点は以下のようである。常に比例する量のサンプルと、可能な限り小さいキャリーオーバエラー並びに可能な限り低いリザーバ高さを実現するために、弁の流れ貫通開口４０５より上の分離流路は可能な限り短くあるべきである。これによって、特に低い乳流れでは、非常に小さい静水圧（代表的には、0.5cm 乃至2cm 水頭) を生じる。又、動的分離装置（例えば、図４及び図５参照）による増大圧力は、低い乳流れでは非常に小さい。このような低い静水圧及び動圧では、乳の毛管引力、結合力及び壁力は有用になる。その結果は、従来の開閉弁（ピストン作用なし）の流出開口４０５の開放後の分離流れの不規則で、不正確で、且つゆるやかな開始である。説明したピストン作用はここでは非常に低い静水圧と動圧の状態で、分離流れのゆるやかで、不正確な開始動作に打ち勝つための援助として特に作用する。第１に、この方法では、低い乳流れでは小さい分析ボトルに直接満たされるべきで、代表的なサンプルにとって必然的に必要であるように、最も小さいが再生可能な分離量に対するサイクル当たりの非常に短い弁開放時間が可能にされる。
静水圧及び増大圧力の増加とともに、分離流れは毎回自発的に、且つ直接的に開始し、ピストン運動の分離の流れは容易に且つ抵抗なく従うので、ピストン作用は自動的により空作動する。従って、自然な漏洩は高圧力で幾分邪魔される。
【００２４】
与えられたピストン作用の算入のもとで正確な漏洩部分は、実験的に最も良く決定される。これととともに、例えば、実験室では静水圧或いは動圧（例えば、0.5 、1.0 、2.0 、4.0 、8.0cm 水頭) のレベルを変化させるための及び対応する乳流れ（例えば、0.1 、0.25、0.5 、1.0 、2.5 、5.0 、9.0 、12.0L/min)のための具体的な装置の調整のために可能性が設定される。分離された量は各レベルに対して検出され、分離サイクル当たりの弁開放時間と分離サイクルの数との組み合わせを変えることによって生じる。同時に、毎分の弁開放時間とサイクル時間の発生、即ち開放時間(S/min) が一定に保持され、それぞれのレベルに対する理論的な分離量がそれぞれ一定であることを意味するのが重要である。
実験的に、しかしながら、個々のレベル内の実際の分離量は、常に同じ量ではない。特に、低圧及びそれぞれ低い流れのレベルによって、制御ファクター、弁開放時間/ サイクル及びサイクル/ 分の数の変動の組み合わせの変化が生じ、開放時間が常に厳格に一定に保持されるとしても、期待するような一定の分離量ではない。従って、短い弁開放時間( 対応するサイクル/ 分の高い数) によるそれぞれの同レベルでは、分離量は長い弁開放時間( 対応するサイクル/ 分の低い数) によるものより多い。この結果は、明らかにサイクル数/ 分( 対応する減少する弁開放時間) の増加とともに、ピストン作用がより有効であり、低いレベルにおける各弁開放時間とともに分離流れのゆるやかな開始に単純な加速援助をすることと結びつく。これらの関係を特性図( 分離量、弁開放時間、圧力及びそれぞれの流れレベル) として表すために、低いレベル( 例えば、乳流れ250ml/min)では、弁開放時間は例えば、0.1 秒と0.25秒の間の範囲で、分離量は実際に一定で、非常に良好な再現性を有する。しかしながら、分離サイクル当たりの長い弁開口時間の増加とともに( 対応する小さい分離サイクル) 、分離量は徐々にその大きさが減る。これの条件の下で、ピストン作用の周波数は、再現可能な安定分離流れを保証するために、これ以上十分でない。慣性に基づく分離流れの開始の問題は、高い乳流れ及びそれぞれの圧力の増加とともに徐々に減ずるので、最終的には、高いレベル内で、弁開放時間とサイクル/ 分の数との技術的なあらゆる組合わせは、一定で、且つ非常に再現性のある分離量を生じ、これは理論的な計算と一致する。従って、この観点から、高いレベルでは弁制御ファクターに対する領域を制限するのはこれ以上必要でない。
【００２５】
開閉運動の周波数に言及すれば、定められた開放時間と閉鎖時間( いっしょでサイクル時間を生じる) とを有する毎分120 サイクルが、定められた分離流れに対して絶対的に実現可能である。しかしながら、このタイプの高いサイクル数は、磨耗の開始を増加させ、これに関連して発生する騒音レベルがそれに比例して高いという欠点を有する。従って、弁は、時間当たり低いサイクル数、例えば、毎分30サイクル以下で作動されるのが好ましい。
可能な限り代表的で、且つ乳流れのあらゆる条件のもとでキャリーオーバを有しないサンプルを得るために、供給ライン４０２の容積は出来るかぎり小さく、且つ開口当たりの分離された乳量とほぼ同じ大きさに保持され、或いは容積４０２では、全乳流れに相当する一定の乳の交換が起こるようになっているべきである。これに関連して、乳サンプル抽出装置は、供給ライン４０２の断面のできるだけ短い開放時間を比例して大きく選択できることに基づいて、それに比例した大きな分離流れが可能であること、さらにそれにもかかわらず、各開閉ステップによって、ライン４０２からの乳は液送して戻され、新しく吸引され、その結果新鮮な乳が乳流れから分離されるので、代表的なサンプルが得られるという重要な利点を有する。
【００２６】
図１０は、図５に概略的に示した乳サンプル抽出装置を個々に詳細に示す。ダクト３５１と３５２は、ハウジング内に形成された実質的に円筒の中空キャビティ３６１に通じる。ダクト３５１と３５２の開口に対向する中空キャビティの側壁には、最初に述べたダクトと整列した流出ダクト３６２、３６３が設けられている。中空キャビティ３６１には、中空キャビティ３６１と実施的に同じ断面積を有する円筒形の永久磁石３６４が同様に設けられる。永久磁石は、中空キャビティ３６１内をその軸線に沿って、右端がダクト３５２と３６３の端をシールし、ダクト３５１と３６２の端を開放する、図１０に示す第１位置と、図１０の左端がダクト３５１と３６２の端をシールし、ダクト３５２と３６３の端を開放する、図１０に示す第２位置との間で移動可能である。ハウジング３６０内には、２つの強磁性本体３６５と３６６が、円筒形の永久磁石３６４の軸線上に、それぞれ第１位置、第２位置から一定の距離を隔てて配置されている。知られた本体は、各々プラグ形状部品３６７と３６８に保持され、各々コアの運動を低下させる材料から作られる。永久磁石３６４のその第１位置から第２位置への、さらに第１位置へ戻る運動によって、磁石はそれぞれこれらのプラグ形状部品に当たる配置になる。電磁コイル３６９が、永久磁石３６４の軸線と同軸に配置される。電磁コイル３６９によって送られる、対応する大きさの、好ましくはインパルス状の電流の援助によって、電磁石はその第１位置から第２位置へ、さらに第２位置から第１位置へ移動することができ、それによって永久磁石は、電磁コイルを通るさらなる電流なしに、強磁性本体３６６と３６５への磁力によって保持される。
【００２７】
図５と関連して図１０に示す乳サンプル抽出装置は、それぞれの乳流れから一部が連続的に分離され、永久磁石３６４は図１０に示す位置にあるとき、分岐部３５０とダクト３５１、３６２を通って乳サンプ３２５内に返流するという利点を有する。この乳流れは、永久磁石が第２位置へ移動するとき遮断され、乳サンプル分離流れはダクト３５２と３６３を通って、分析サンプル容器の中へ流入することができる。分岐部３５０と、ダクト３５１、３５２の容積をできるだけ小さく保持することによって、中空キャビティ３６１に通じるダクト３５１には、乳が実際に常にそれぞれの乳流れに相当しそれによって、代表的なサンプル抽出が確実にされ、低い増大圧力による分離流れの開始の問題が起こらないことを保証する。
乳サンプル抽出装置と、前述したタイプの弁とを使用する本発明による方法を実施するために、以下の所見及び決定が仮定される。
(a) 分析サンプルホルダーでは、20mlと40mlの間の乳量を期待値E 、即ち、乳絞りされる牛の全乳量(kg 又はml) から独立して分離すべきである。所見のために、30mlの分離した全サンプル容積が仮定される。
(b) さらに、分離された部分的な量をそれぞれの乳流れに比例して取るべきである。
【００２８】
これらの仮定のもとで、全サンプル量に達するために、以下のように分離されなければならない。
分離容積/ 時間(ml/min)= 全サンプル(ml)/ 期待値(ml)×乳流れ(ml/min) (1)
今から、連続的に開放した弁、即ち分離流れ１００％（例えば図２と図３の装置に一致する）で分離流れ(ml/min)を決定するなら、分離流れ１００％（連続的に開放した弁に対して）は、底部開口３１と決定した断面積Ａを有する１３１を通って流れ、蓄積或いはリザーバ高さＨ（及びそれぞれの静水圧）の機能は、以下の式に一致する。
分離流れ（１００％ )(ml/min)= 60×μ×SQR(2 ×g ×h) (2)
ここに、g = 重力加速度(cm/S2)
h = リザーバ高さ(cm)
A = 底部開口の断面積(cm2)
μ= 流出修正係数 0.63
SQR=平方根
リザーバ高さ、即ち乳流れの変化による静水圧が変わらなければ、分離流れ(100％) は一定である。これは、例えば、一定リザーバ高さH=2cm 、開口直径0.15cm、これから底部の開口面積A =0.0176cm2に対して、一定分離流れは、41.67ml/min となる。
【００２９】
乳流れの大きさがリザーバ内で幅S ( 例えば、図2 の実施例に示すような) の鉛直方向に延びる測定スリットの前のリザーバ高さ( 及び静水圧) によって測定されるなら、以下の関係を生じる。
乳流れ(ml/min)= 60×μ×S ×2/3 ×SQR(2 ×g)×h3/2 (3)
ここに、 g =重力加速度(cm/S2)
h =リザーバ高さ(cm)
S =スリット幅(cm)
μ= 流出修正係数 0.63
SQR=平方根
式(2) に関連して、乳流れに依存する分離流れ(100％) を以下のように決定できる。
分離流れ(100％)= 60 ×μ×A ×SQR(2 ×g)×[(乳流れ)/(60 ×μ×2/3 ×SQR(2 ×g)]1/3 (4)
スリット幅S=0.25cmで例えば、一定であるとし、開口断面積A=0.0176cm2(=1.5mmの開口直径) に対して、理論値の表が以下のように計算される。
もちろん、このタイプの表は又、実験的に測定された特性曲線として表すことができる。この表は、今後、最初に代入された分離容積/ 時間(ml/min)を得るために、弁の必要な開放時間( 秒/ 分) を以下のように決定することができる。
【００３０】
開放時間(s/min)=( 分離容積(ml/min)×60s)/(分離流れ100 ％)(ml/min)
(5) これから、必要な開放時間( 秒/ 分)(一定なリザーバ高さ) は表２のようになる。
この表から、最大開放時間と最小開放時間の関係は、86.39 対0.14=617対1 である。
60 s/min 以上の値は可能でないから、このことは、実現可能な開放時間に達するために、一定の分離流れ( ここに41.67ml/min)は、少なくとも1.5 倍増大しなければならないことを意味する。これから、しかしながら最も短い開放時間は0.1 s/min 以下に落ち、サイクル当たりの個々の弁の開放時間を0.1 秒よりずっと小さくし、その結果技術的に実現が困難となる。
【００３１】
一方、リザーバ高さを変えることによって、必要な開放時間（秒／分）は以下のようになる。
この表から、最大開放時間と最小開放時間の関係は、35.31 対0.29=122対1 である。
【００３２】
これらの理論的な開放時間に従って進めようとするなら、例えば、高い乳流れと低い期待量によって、比較的長い開放時間が生じ、その間もちろん乳流れがすでに相当変化しており、代表的なサンプルが抽出されないという困難性が存在する。一方、低い乳流れと高い期待値によって、非常に短い開放時間が生じ、その間分離容積/ 時間の間の仮定した比例関係がなお存在するかははっきりしない。
従って、本発明によれば単一の開放時間( 秒/ 分) は制御されないが、この開放時間は、サイクル当たりの対応する短い弁開放時間を有する、複数のサンプル採取サイクルに分けられ、さらに弁のそれぞれの開放時間は制限した範囲内を単に変化して進み、その範囲内では分離流れは時間に比例することが確実である。実際の制御が、まっさきに行われ、採取すべき毎分のサンプル容積が、各々分離サイクル当たりの短い弁開放時間を有するサイクル数で抽出され、それによってサイクルはそれぞれ弁開放時間と分離サイクル当たり弁が開放していない時間とからなる。その後は、制御が行われる分離サイクル数は、以下のように決定することができる。
開放時間( 秒/ 分)= 分離サイクル数(n/ min)×分離サイクル当たりの弁開放時間( 秒) (6)
今、上述したタイプの弁で実現可能な分離サイクル（n/min)の数は制限される。実際に、n=120 の上向きの分離サイクルの数は達しやすい。しかしながら、磨耗と高い騒音レベルの理由から、分離サイクル数はn=30/minに制限されるのが好ましい。下限に向かって、分離サイクル数は同様に乳流れが低い乳絞りの終わりに向かって、代表的なサンプルがなお抽出されなければならない点で制限される。乳成分の物質、特に乳の脂肪成分は乳絞りの終了に向かって相当変化するので、これは特に重要である。乳絞りの終わりに向かう脂肪成分は、乳絞りの最初より相当多い。これから、分離サイクルの数は毎分2 乃至3 以下に低下すべきでないことが導かれる。
【００３３】
図3 に示す対応する実施例、一定の静水圧で測定されるなら、カバーされる変化範囲が大きいために、一定の弁分離時間によって毎分のサイクルカウントの変化に基づいて単独で十分な変動を行うのは可能でないだろう。
さらに、時間当たりのサイクルカウントに対する境界値が達した場合には、長い或いは短い弁の開放時間への切替えが行われなければならない。一定の静水圧における測定のために、静水圧によって生じた乳高さは、あらゆる種類の乳流れ（特に乳絞りの終わり）に代表的なサンプル抽出を達成するために、そんなに大きくてはならない。低い静水圧によって、ここでは毛管引力と結合力が特に重要であるので、分離流れが弁開放時間の狭い範囲にだけ亘って一定となる。図３による一定の、低い静水圧のもとでの作動では、広範囲の弁開放時間を達成するために、弁開放時間当たりの分離容積の較正曲線を作り、次いでサイクル当たりの必要な弁開放時間を計算するためにプロセッサに入力するのが必要になり得る。
乳サンプル抽出装置が図２に示す装置で作動し、リザーバ高さが乳流れに依存して変化するとき、単一のサンプル抽出装置によって全測定範囲をカバーすることを一層有利に行うことができる。この場合には、表3 から理解できるように、開放時間の比率( 最大値：最小値が122 ：1)の減少をすでに生じる。これは、リザーバ高さ、即ち静水圧であるそれぞれの乳流れによる測定範囲の減少がすでに起こり、さらにそれに含まれるのは、乳流れに依存するそれぞれの開放時間の減少である。この場合、サイクル当たりの弁開放時間の範囲は、0.1 秒乃至0.8 秒の狭い範囲に制限され、この範囲では分離流れは時間に比例することが保障される。すでに上述したように、この場合しかしながら、低いリザーバ高さと低い静水圧に相当する小さい乳流れによって、分離流れと開放時間との間に比例関係を保証するために、狭い弁開放時間間隔が選択される必要性を生じる。表4 から理解できるように、
それぞれの測定した乳流れに依存して、分離サイクル数の異なる範囲、並びにサイクル当たりの許容弁開放時間が与えられる。250ml/min 以下の乳流れに対して、毎分2 乃至4 の最小分離サイクル数を生じ、分離サイクル当たりの許容弁開放時間は0.1 秒乃至0.25秒の間にある。この制限された弁開放時間/ サイクルに対する理由は、長い弁開放時間によって、分離サイクル数とそれとともに弁のピストン作用が対応して減少することに基づく。対応して、高い乳流れに対しては、大きな範囲が生じる。分離サイクル当たりの弁開放時間の値は、0.02秒のステップでプログラムすることによって決定することができる。切り換えが、分離サイクル当たりの関連した弁開放時間の今までの変化によって、例えばその範囲の境界に達する分離サイクル数から生じるなら、切り換えは、サンプルサイクル時間が分離サイクル当たりの弁開放時間と同じ関係で増大し、減少するように発生する。
【００３４】
それぞれの制御範囲は、例えば、表4 に従って、先ず第1 にレンジデータとしてプロセッサに入力される。分離サイクル当たりの一定の弁開放時間に対する分離サイクル数の計算はそれぞれ、測定された乳流れに依存してプロセッサによって行われる。対応する範囲の境界に達する際、分離サイクル当たりの弁開放時間と関連して、対応する分離サイクル数の対応する切り換えが発生する。もちろん、サイクル数と弁開放時間との最適な関係を可能なかぎり維持するために、対応する範囲の境界に達する前にかかる切り換えは又、発生し得る。
上述のタスクは例示のためだけにあり、0.0176cm2 の流れ貫通開口31と131 の流出断面にそれぞれ当てはまる。
以下では、例を援用して、分離サイクル数と、分離サイクル当たりの弁開放時間がいかにして計算され、選択されるかを示す。
設定許容値E(全乳量) は、10,000mlである。
所望の全サンプル容積は30mlである。
測定された瞬時の乳流れは2500ml/minである。
式(1) から、毎分の必要な分離容積を7.5ml/min と計算することができる。次いで、式(4) から分離流れ(100％) を61.15ml/min として計算することができる。
【００３５】
次いで、式(5) から開放時間は27.36S/minとなる。表4 から、仮定した瞬時乳流れでは、毎分の分離サイクル数は15として計算することができる。これから、サイクル当たりの弁開放時間は、式(6) からサイクル当たり0.49秒となる。表4 によれば、分離サイクル当たりのこの弁開放時間は可能である。
サンプルの抽出を制御するためのプログラムはなおさらに改良することができる。例えば、図2 乃至図5 に示した乳流れ測定装置によってすでに流れたそれぞれの乳量が又加えられ、従って、時間間隔で流れたそれぞれの乳量は、より正確に決定することができる。従って、乳絞り段階では、乳流れが、およそ200ml/min の低い値で最初に始まり、これからかかる状況では30秒のサイクル時間が現れる。次いで、乳流れが比較的強力に増大するなら、取られた分析サンプルは不正確になる。知られたセットアップによって30秒後にサンプルの分離が最初に起こり、それによって今回は単に100ml の乳容積が流れたと仮定されるので、分離サイクル中現実に流れた乳量の同時の確実な測定によって修正を行うことができ、30秒のサイクル時間の満了前に100ml 以上の乳が流れたことが乳量の測定によって確立されるとき、弁開放時間のサイクル時間の新しい調整が必要とされる。
【００３６】
乳流れの時間当たりの変化が所定のしきい値をオーバシュートするとき、新しいサイクル時間或いは弁開放時間を決定するタイプの制御を与えることができる。
サイクル時間及び弁開放時間の決定は、図４及び図５による装置によって実施される方法と同じ方法で行われる。これに関連して、弁が完開の状態における分離流れ（100 ％) は、ダクト241 、341 を通る流れに相当するだけの単なる違いを生じる。しかしながら、この分離流れ（100 ％) は、これらのダクトの入口開口の断面の、乳の移送用のダクト226 、326 に対する関係に依存する。さらに、この分離流れ（100 ％) は、乳流れに依存し、且つほとんど再生可能だが、その量に比例はしない。分離流れは実験的に決定された特性曲線の形態で最も良く表される。弁の洗浄は、サイクルカウントの1 つが最大まで増えた状態で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法及び乳サンプル抽出装置を採用する乳絞り装置の概略図である。
【図２】本発明による乳流れ測定装置並びに乳サンプル抽出装置の概略断面図である。
【図３】本発明の別の装置による乳サンプル抽出装置を有する乳流れ測定装置の概略断面図である。
【図４】本発明の別の装置による乳サンプル抽出装置が連結された乳流れ測定装置の概略断面図である。
【図５】本発明による乳サンプル抽出装置が概略的に示された、さらなる実施例が組合わされた乳流れ測定装置の概略断面図である。
【図６】本発明による乳サンプル抽出装置の実施例の縦断面図である。
【図７】分析サンプルボトル用の２つの異なる固定手段が単に別の部品で示される、図６に示す実施例と同様の、本発明による乳サンプル抽出装置の断面図である。
【図８】本発明によって形成された乳サンプル抽出装置のさらなる実施例の断面図である。
【図９】図８に示す実施例の線IX-IX に沿った断面図である。
【図１０】図４に示す乳サンプル抽出装置の断面図である。
【符号の説明】
４ 移送ダクト
９ プロセッサ
２０ 乳流れ測定装置
２２ 測定チャンバ
２４ 測定スリット
２５ サンプ
２６ 流出ダクト
２８ センサー
３０ 乳サンプル抽出装置
３２ 分析サンプルボトル
３４ 導線
【産業上の利用分野】
本発明は、牛から乳絞りされた乳流れから、乳絞りされた乳量に比例した一定量の分析サンプルを抽出し、それによって乳流れに依存して事前に定められた乳流れからサンプル部分量を抽出するための方法、並びに乳絞りダクト内に配置された乳流れ測定装置と、分析サンプル容器と連結され、且つ乳流れと接触する乳サンプル抽出装置を制御するためのプロセッサユニットとを有する、この方法を実施するための乳サンプル抽出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
牛乳の品質、従ってkg当たりの値段は、その内容物、特に牛乳の脂肪成分の割合に向けられる。しかしながら、牛乳は一定の時間静置すると、この場合好ましくは脂肪部分は牛乳の上面に堆積するので、脂肪成分の決定は非常に困難にされる。従って、通常50ml以上であってはならない、いわゆる代表的な分析サンプルの抽出方法について非常に厳しい規制が存在する。この方法は、非常に骨を折る、労働集約的な方法で、時間もかかる。
サンプル抽出装置は、DE35 28 827 号公報で既に知られており、乳サンプルは農場から乳タンク輸送者へ送出される乳の移送によって抽出される。この場合には、いわゆる期待した乳量が過去数日の知られた、送出量を基本に採用され、この乳量は抽出インパルスの所定の等しい数によってそれぞれ分けられる。その結果、抽出インパルス毎に、同じ量の乳が割り当てられ、インパルスの数が増大するとき、期待した全量の乳を生じる。期待した全量に依存して、もちろん容積の変更を各インパルスに与えることができる。乳の運搬とともに、容積の一部を計算後各インパルスをそれぞれ出力するように乳容積測定装置をセットアップする。各インパルスでは、部分所定量のそれぞれ等量のサンプルが乳から抽出される。この方法では、一定数のインパルス及び一定部分量のサンプルである抽出された全サンプル量は、実際的に一定に保持される。
【０００３】
一方、実用新案G 85 02 2594号公報はタンクローリ或いは酪農場内に備付けの乳移送操作用の乳運搬装置に関し、同様な方法で、抽出すべき部分的な量の各サンプルの量が、抽出すべきサンプル全量及びサンプルの部分的な量が抽出される時間に関して規定されることによって、抽出すべき部分的な一定量のサンプル数が一定にされる。しかしながら、乳の全量の移送によって全乳流れの相違が生じ得るので、2 つの部分的なサンプル抽出の間の静止間隔をそれぞれの乳流れに依存して変えるために、移送すべき乳の全量のそれぞれの測定された乳流れに対する関係を考慮することが示唆されている。しかし、期待すべき、その結果考慮すべき乳流れの変化は、比較的小さい。
DE 32 10 465号公報では、乳絞り中、直接起こる乳流れから比例した量の乳を抽出することが知られている。この場合には、乳絞りされた乳を流す乳流れ測定装置と連結して、ぜん動性ポンプの援助によって部分的な量がそれぞれ分岐し、ぜん動性ポンプの運転速度はそれぞれの測定された乳流れ或いは乳流れ測定センサーで測定された高さレベルに依存して制御される。しかしながら、かかる装置は発生する乳流れの範囲が定められている場合にだけ有用で、それによって特に、ぜん動性ポンプは高速の乳流れで正確なサンプル抽出をこれ以上を保証しない。さらに、ぜん動性ポンプは特に高速の運転速度では、寿命が非常に制限され、さらにポンプは真空と大気圧との間で作動しなければならないことによってさらに増加した比較的高いエネルギー消費を有する。
【０００４】
同じ欠点が、DE 32 16 537号公報で知られている装置に当てはまり、第1 ぜん動性ポンプが、乳流れの測定のために使用され、第2 ぜん動性ポンプが、サンプルを抽出するのに役立つ。装置全体の相当な重量が2 倍のエネルギー消費に加えられ、係る装置は運搬可能な小型装置で使用されなくなる。これに加えて、このような装置では乳は過去のサンプルから測定装置に残ったままで、次の測定サンプルに達することによって比較的高いいわゆるキャリーオーバリスクが発生する。
既に述べたように、いわゆる代表的なサンプルが、乳絞りされた乳量の脂肪成分の正確な決定に関し主に行われる。しかしながら、乳を静置すると、脂肪は乳部分の残りから比較的に即座に堆積する傾向を有するので、すでに静置された乳から代表的なサンプルを抽出するために、精巧で、長く正確な操作方法が要求される。
このような方法はもちろん、牛の乳絞りから直接、即ち乳がまだ静置していないとき、かかる代表的なサンプルを抽出できるなら、不必要である。この方法は又、各牛は特にモニターされ、さらに乳の乳成分が別個に決定されることから鑑みれば、望ましい。しかしながら、かかる方法の困難性は、牛によって乳の全量が相当変動するにも係わらず、さらに乳流れ及び牛から牛への各乳絞り中の時間の観点の大きな相違に係わらず、毎回50ml以下の分析サンプルの小ボトルだけが入手可能であり、小ボトルに代表的なサンプルが直接注入されることに基づく。
牛の乳全量の期待される値は５ｋｇと３０ｋｇの間、即ち、１対６の比率ですでに異なり、乳絞り段階中起こり得る乳流れは毎分０．１ｋｇと１２ｋｇの間、即ち、１対１２０の比率で変動し得る。乳絞り全量と乳流れとに対する影響作用の両方をいっしょに組み合わせたら、１対７２０の比率で可能な変化の広範な範囲の可能性を生じ得る。同時に分析サンプルの量は20mlと40mlの間、即ち、せいぜい１対2 の比率で変動しうることを考慮しても、主な影響要因が考慮されるとき、これによってカバーすべき変動範囲は１対360 となる。
【０００５】
今日まで、企図するポンプではこれらの問題を解決することができない。管のピンチによって所定容積を運搬するぜん動性ポンプは、最大速度範囲は、1 対100 に達するだけで、しかもこの場合には、高価な等電流制御が必要であるから、1 対360 の領域に亘って制御することができない。特に、低速度領域では等電流モータの制御が必要であるが、このモータは非常に問題がある。これとは別に、このタイプのぜん動性ポンプは、比較的高いエネルギー消費は別にして、大きな重量及び大きな構成容積を必要とするので、牛に使用される移送可能測定装置に非常に適してはいない。これに加えて、必要な管の弾性は、時間とともに変化し、それによって同時に移送される容積が変化するので、この管の寿命は短い。
同じ方法では、膜によって作動する電磁ポンプは、1 対360 の必要な範囲をカバーすることができない。同様に、作動の際、乳は弁に粘着し、或いは収集する傾向、即ちカードリングの危険が増大するので、弁をかかるポンプと連結することが必要であり、それによって十分な洗浄の問題がある。最後に、かかる電磁ポンプは又、比較的高い電流消費を有する。
従って、本発明は乳絞り中、各牛に対して50ml以下の代表的な分析サンプルを別々に取ることのできる方法並びに装置を得ることに向けられている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
これは、サイクルが制御された弁を使用することによって、それによってあらゆるサイクルが弁開放時間と弁閉鎖時間とを有し、経験によって得られる、特定の牛から乳絞りされるべき乳の全量の期待される値から、最大所定量５０mlの下に保持された分析サンプルを単に抽出するために、サイクル時間及び弁開放時間が決定され、それによってサイクル時間及び弁開放時間が所定範囲の値であるようにそれぞれ選択され、弁開放時間或いはサイクル時間が、乳流れに依存して制御され、しかも弁開放時間或いはサイクル時間の値が乳流れの変化の結果、範囲を越えるのを回避するために、弁開放時間及びサイクル時間が範囲内の値と同じ比率で変化する上述したタイプの本発明の方法によって達成される。
このような方法では、代表的な分析サンプルを5kg と30kgの間並びに毎分0.1kg と12kgの間の可能な乳流れである期待された乳全量の大きな変動範囲から抽出することができる。
この方法をより容易にするために、分離されたサンプルの部分的な量が乳流れそれ自身と同じ圧力の下に保持される。
【０００７】
制御を簡単にするために、乳リザーバの高さは、乳流れから実質的に独立した分離した流れを生じさせるために、弁より上で一定に保持されるのが好ましい。
一方、乳流れに依存した弁を通る分離した流れを変えるために、乳流れにそれぞれ依存する乳リザーバの高さが弁より上に生じるように方法が実施されるとき、測定領域をなお引き延ばすことができる。
サイクル時間が変化しえるサイクル時間に対する値の範囲は、弁の再生しえる乳の分離量の制御可能性によってのみ実際的にその下限の境界が決定され、さらに代表的なサンプルを生じるために、小さい乳流れで抽出されるべきサンプル数によって他端が決定され、０．５秒と３０秒（毎分１２０乃至２サイクル）にあるのが好ましい。しかしながら、値の範囲は２秒と３０秒の間にあるのが好ましい。
弁開放時間の値の範囲は、短い開放時間とともに、弁の慣性によって重要に決定され、これらの開放時間までを意味する上限開放時間とともに、一定の乳流れとともに、達成しえる。
この場合には、値の範囲は0.05秒と1.2 秒の間にあり、高い乳流れと、それぞれ0.1 秒と0.8 秒の間にあるのが好ましく、非常に小さい乳流れによって0.1 秒乃至0.25秒の範囲まで減じることができる。
【０００８】
知られているように、乳絞りされた乳の脂肪成分は、乳絞りの終わりに向かって増加する。その結果、乳の粘性及び流れ挙動は僅かに変化する。これに関連して、毛管引力の影響は又、重要なものになり得る。これらの理由のために、乳絞りの終わりに向かって乳流れの漸進的な減少とともに分析サンプルに含まれる脂肪成分を細かく較正するのに有用で、弁開放時間の漸進的な増減に。
本方法は弁の各閉鎖中、弁を流れる乳の一部が液送して戻されように実施されるのが好ましく、本方法はさらに、乳流れの開始を加速するために弁の各開放とともに、吸引力が乳に及ぼされるように実施されるのが好ましい。 本発明は又、本方法を実施するための、乳ダクト内に配置された乳流れ測定装置と、分析サンプル容器と連結され、且つ乳流れと接触する、乳サンプル抽出装置を制御するためのプロセッサユニットとを有する乳サンプル抽出装置に関し、乳サンプル抽出装置は、電磁制御コイルを有し、コイルとともにシール本体が、サンプル抽出流れ用の流れ貫通開口を閉鎖する第１位置まで、及びこの開口が解放される第２位置まで可動であることによって特徴付けられる。
このシール本体は、永久磁石或いは強磁性材料から、流れ貫通開口の近くで作られ、強磁性材料或いは永久磁石から作られた本体は、シール本体をその第１位置に保持して配置されるのが好ましい。シール本体をその第１位置から第２位置まで、或いは第２位置から第１位置まで移動させるために短時間のインパルスに対する単純な変化が必要であるから、この実施例はエネルギー節約作動を可能にする。これによって、10msec乃至100msec の短時間のそれぞれのインパルスによって実施することができ、それぞれに互いに逆方向の電流を導く。電流方向の変化は、例えば、電子制御の援助によって行うことができる電磁コイルの端における電圧を単に極性を逆にすることによって行うことができる。
【０００９】
正確には、シール本体は横方向ガイドに案内される円筒体から作られると特に有用であることがわかっている。本体、特にガイドはガイドと本体の間に出来る限り小さい摩擦を生じるかかる材料から作られる、或いはこのような材料のカバーを有するのが好ましい。
サンプル抽出流れ用の流れ貫通開口を決定するパイプは、強磁性体或いは永久磁石から形成された本体を形成するとき有用である。
最適な密封さらに又作動の騒音を減じるために、さらに寿命をのばすために、シール本体及び／又はシール本体に面する流れ貫通開口の端は、吸収又は減衰材料の層を有する。かかる減衰材料は、例えば、シリコン或いはポリウレタン製プレートから形成され、或いはシリコンで被覆された鋼バネの形状で作られることもできる。
作動の安全性及び作動の正確性を増すために、電磁コイルはシール本体の第２位置の高さに配置される。
乳の一定量の完全な排出を容易にするために、等圧の下でサンプル抽出特定のダクトがサンプルの抽出から分離して設けられ、一方では乳絞りの真空と連結され他方では、乳サンプル抽出装置の端に通じる。これは、分析ボトルから空気を排出し、空気は乳の注入によって追い出される。この方法では、乳流れより上並びに、乳サンプルが分離される、同じ圧力、即ち上の場合における乳圧力が又、乳サンプル抽出装置の流出端に拡がるのが保証される。
【００１０】
乳サンプル抽出装置を通るキャリーオーバの恐れをできるだけ小さくしておくために、一方では乳貫通流れ用に設けられたスペースはできるだけ小さく、しかし他方では、乳は容易に排出され、且つ乳サンプル抽出装置は可能な限り洗浄可能であるように形成される。有利であると示した装置は、円筒形状のシール本体は実質的に円筒に形成された案内路に沿って可動で、シール本体に面するその表面には、凹部がシール本体の長手方向に延びて、シール本体の第２位置で流れ貫通開口と接触し、さらに分析サンプルホルダーに面する乳サンプル抽出装置の端と接触する。
特に短い弁解放時間で弁の完全な機能を達成するために、並びにブロッキング、特に貫通開口のカードリングを防止するために、流れ貫通開口と乳を引くための凹部との間の連結が、流れ貫通開口の閉鎖位置に達する前に、さらにそれぞれシール本体の開放運動中、所定距離（Ｄ）に亘ってシール本体の調整運動で遮断されるように実施例を行うのが有用である。
好ましい実施例によれば、乳サンプル抽出装置はそれぞれの乳流れに相当する乳蓄積或いはリザーバが設定されるチャンバと直接連結される。このチャンバは、関連した乳流れ測定センサーの対応するチャンバが好ましい。リザーバの高さを測定するために、追加装置が又、例えば互いから一定距離で高さに沿って配置された測定プローブがこのチャンバ内に設けられる。
【００１１】
さらなる実施例によれば、乳サンプル抽出装置がチャンバの中に上って通じ、チャンバ内では乳流れがそれぞれ所定のリザーバ高さに保持されるとき、計算及び制御費用を減じることが要求される。これは、例えば乳流れ測定装置との対応した連結、従って構成によって達成され、いわゆるサンプ領域内で実際には達成される。
上述の実施例では、静水圧に従って分離が行われ、分離は又、乳流れサンプル抽出装置の流れ貫通開口が乳移送ダクトの中に突出するサンプル抽出パイプと連結される点で、別の実施例に従って達成される。この場合には、動的なサンプル抽出が行われる。
この場合には、流入開口の長手方向軸線が乳移送ダクトの内壁から乳移送ダクトの直径の１／３の距離に配置されるようにサンプル抽出パイプを配置するのが有用であることがわかっている。
動的サンプル抽出機の好ましい実施例によれば、サンプル抽出パイプは、分析サンプルホルダの排出導線と連結され、流出開口を取り囲む第１ダクト内、及び乳流れと連結する第２ダクト内で分岐し、それによってシール本体は、可動でその第１位置で流出開口を閉鎖し、且つ第２ダクトを開放し、その第２位置で流出開口及び第１ダクトを開放し、さらに第２ダクトを閉鎖するように可動である。
【００１２】
以下に、図面に示す実施例を援用して本発明をさらに説明する。
【００１３】
【実施例】
図１では、乳頭絞りカップ２が置かれた、牛の乳房１が概略的に示される。これらの乳絞りカップで乳絞りされた乳は、一緒にいわゆる乳収集ピース３に運ばれ、単一の移送ダクト４で乳を例えば、頭上に案内され、且つ乳絞りの真空の下に維持される全移送ダクト５に移送する。乳絞り長管４には、乳流れ測定装置６が配置される。さらに、乳サンプル抽出装置７が、乳絞り長管４と或いはかかる場合には、乳流れ測定装置６と連結されて示され、分析サンプルボトル８に抽出されたサンプルを収集する。決定された許容値が入力され得るプロセッサー９が、導線１０を介して乳流れ及び乳流れ測定装置の乳リザーバの高さに対応する乳流れ測定装置６からの信号を受け、かかる状況で乳の流量或いは単位時間当たりの乳流れの変化、並びに弁開放時間及びサイクル時間を計算し、しかも導線１１を介して乳サンプル抽出装置７を制御する。
図２は、参照番号２０で指示する乳流れ測定汎用装置を示す。乳絞り長管４の一部となりえるパイプ２１を介して、乳絞りの真空の存在の下で、乳は上方に向かい測定及び収集チャンバ２２へ達する。それぞれの乳流れと対応して、乳はリザーバ高さ２３までチャンバ内に蓄積する。チャンバ２２に蓄積した乳は、測定及び収集チャンバから測定スリット２４を越えていわゆるサンプ２５の中へ流れる。このサンプ２５では、同様に乳絞り長管の一部となり得る乳流出ダクト２６が、上方へ突出する。流出ダクト２６を経て、流出導線の下端２７の高さまでのサンプ２５内の乳は、乳絞りの真空の有効性に基づいて吸引される。従って、このサンプ部分２５では、乳はそれぞれ一定高さＣを有する。
【００１４】
測定及び収集チャンバ２２では、複数のリザーバセンサー２８がそれぞれ、測定用スリット２４の前方に互いに一定距離を隔ててその全長に沿って配置され、このチャンバ内の乳リザーバがセンサー２８とともに創設され得る。次いで、これらのリサーバセンサ２８の連続的な或いは周期的なスキャンニングのために、図示しない別個の電気スキャンニング装置が、乳流れ測定装置２０内に単独で設置され、それによってリザーバの高さに対応する単一信号がプロセッサ９に送信され得る。リザーバセンサー用の適当なスキャンニング装置も又、もちろんプロセッサ９内に設置することができ、プロセッサ９は導線１０を介して個々のリザーバセンサーをスキャンし、さらにプロセッサ内で対応するリザーバ高さ信号を形成する。
乳サンプル抽出装置３０が、乳流れセンサ２０より下に設けられ、乳流れセンサ２０は測定及び収集チャンバ２２の底部の検量開口３１を介して装置３０に連結されている。この乳サンプル抽出装置３０の異なる実施例は、図６乃至図１０を援用して後に説明する。
分析サンプルボトル３２が、乳サンプル抽出装置３０の下端に固定され、抽出されたサンプルが満たされる。分析サンプルボトル３２の中に突出する乳サンプル抽出装置の下端３３は、この端に連結される導線３４を介して乳サンプルより上のスペース３５と連結される。乳流れ測定装置のこの部分では、乳絞りの真空が拡がる。
【００１５】
図３は、乳流量測定装置並びに図２と同じタイプの乳サンプル抽出装置を示し、それによって同じ部品は、100 増加しただけの同じ参照番号で確認される。この実施例は、いわゆるサンプ１２５の領域の乳流れ測定装置のハウジングの底部の検量開口１３１を経て、乳サンプル抽出装置への供給ラインが設けられる点で異なる。図２に示す実施例と比較すれば、サンプ領域の乳リザーバの高さは、それぞれ存在する全乳流れから独立した一定高さＣである。
上述の実施例では、乳サンプル抽出装置が、それぞれの乳流れ測定装置と組み合わせて示されている。示したような乳流れ測定装置の代わりに、異なる作動原理を有する、もちろん他のタイプの乳流れ測定装置、例えば乳ピストン分析タイプの乳流れ測定装置或いは体積作動タイプの乳流れ測定装置も又、採用できる。乳流れ測定装置と乳サンプル抽出装置との結合は、もちろん必要でないけれども、装置全体のコンパクト化に寄与する。もちろん、乳サンプル抽出装置は又、乳が流れる別個のスペースと連結することができ、それぞれの乳流れに対応する所定高さに蓄積し、或いは抽出装置は又、乳を移送するダクト内のスペースと連結し、乳サンプル抽出装置によって所定の高さに一定に保持してもよい。
【００１６】
乳サンプル抽出装置の上の実施例とともに、蓄積した乳によって生じた静水圧は、それぞれの分析サンプルボトルへ流入する分離した流れのためにそれぞれの役割を果たす。一方、説明する以下の２つの実施例では、乳の分離は、乳サンプから再度加速された乳流れの運動エネルギーの助けによって起こる。
図４では、同じ構成要素は図２の参照番号と同じ番号で確認されるが、番号が２００増加している。乳は矢印Ａの方向に流出ダクト２２６を介して乳流れ測定装置２２０から移送される。抽出用細管２４１が、流出ダクト２２６の鉛直部分２４０の中へ突出し、下方に向けられた、２４１の自由開口２４２は、流出ダクト２２６の自由断面積に比例して５０乃至１００倍或いはそれ以下の比率である。流出ダクト２２６の中で移送される乳ピストン或いはピストン状ストッパーが、一様な形態を常に有してはおらず、さらに例えば、各ピストンから乳の分離の可能な限り正確な比例量を達成するために、それらは導線パイプの中間部よりダクト２２６の内側で全く長く形成できるので、自由開口２４２の中間２４３は、流出ダクトを自由端２４２のようにの幾分円形断面と仮定するとき、流出ダクト２２６の内壁から内径の１／３の距離に位置するように配置される。乳サンプル抽出装置２３０が継続して開放しているなら、分析サンプルボトルへ流入する乳流れは、乳流れに依存し、並びに厳密に再生可能だが、乳流れの量は、比例しないであろう。乳流れの量を比例させるために、乳流れは対応する特性曲線に従って弁で制御されなければならない。しかしながら、５０ｍｌ以下のサンプル量の分配或いは分離のために、細管の断面を使用しなければならないので、測定は極端に不正確で、さらに克服しがたい洗浄の問題が起こる。
【００１７】
この装置も又、乳の分離が等圧力の下で行われ、分析サンプルボトル２３２は点線だけで示すダクト２４４及び流出ダクト２２６の内部に突出するパイプ２４５を介して、乳の真空となお連結されている。パイプの開口２４６が乳の流れからそれているにも係わらず、乳が分析サンプルボトルへ達するの防止するために、せいぜい径０．５ｍｍ乃至０．８ｍｍの極小のボア２４７が、ダクト２４４内に設けられる。ダクト２４４内の乳の貫通が、最初から防止されるように、開口は、空気の軽い流れがボア２４７からダクト２４４を通って流出ダクト２２６へ起こるように寸法決めされる。一方、開口２４７は又、分析サンプルボトル２３２の内部は、乳絞りの真空に保持されるべきだから、ダクト２４４内に真空の喪失が実際的に起こらないように小さくすべきである。この開口はダクト２４４の始点で、パイプ２４５の近くに取り付けられるのが好ましい。
図５は、図４に示す乳サンプル抽出装置に関する乳サンプル抽出装置の変形例を示す。残った同じ部品は３００増加した番号で確認される。これらの部品は再度詳細に説明はしない。
流出ダクト３２６内に突出するパイプ３４１は、分岐部３５０によって２つのダクト３５１と３５２に分けられ、ダクト３５１が乳サンプル抽出装置３３０とダクト３５１の端３５３とを経て乳流れ測定装置３２０の乳サンプ３２５と連結される。他のダクト３５２は、乳サンプル抽出装置３３０を介して分析サンプルボトル３３２と連結される。乳サンプル抽出装置３３０は、図１０の援用で個々に詳細を示すような逆止弁からなる。
【００１８】
図６は、図２乃至図４のこれらの実施例に関連する乳サンプル抽出装置の実施例を示す。乳サンプル抽出装置４３０が、上側４０１が乳流れハウジングの下側に接し、検量開口３１が流路開口４０２と整列するように、乳流れ測定装置２０の下側に取付け可能である。流路開口４０２の下部は永久磁石から、或いは強磁性材料のいずれかから作られるリング形状の本体４０３によって形作られる。シリコン或いはポリウレタンのような衝撃吸収材料から作られた偏向板４０４が、本体４０３の下側に接している。他の条件が変わらないままである場合には、永久磁石の吸着力は、このプレートの厚さによって正確に調整することができる。偏向板は、流路４０２と整列し、少なくとも同じ大きさである開口４０５を有する。偏向板４０４の代わりに、本体４０３の下側に直接固定された吸収層も又、設けることができる。高さＤ及び開口４０５の直径より大きい直径を有する略円筒の中空キャビティ４０６を、偏向板４０４の下に設けるのがよい。この高さＤは、弁の全リフトより短い。直径は移動シール部分より幾分大きい。これによって以下に詳細に説明する弁のピストン作用を生じる。中空キャビティでは、本体は案内され、鉛直方向に移動する。本体４０７は、円筒本体であるのが好ましいが、流路４０２を密封するために、第１上部位置において、偏向板４０４に対して漏れ止めできる頂面４０９を単に有する限り、中空キャビティ４０６内で可動な別の形状の本体も、設けることができる。図６に示すように、シール本体４０７は、円筒中空キャビティ４０６を横切って延びる鋼性ワイヤ４１１から作られ、例えばシリコン材料から作られた、運動を吸収するためのカバー４１２を有するバッファー４１０上の第２下部位置に静止する。シール本体４０７は、永久磁石材料から作られるのが好ましい。
【００１９】
電磁コイル４１３が、円筒中空キャビティ４０６の軸線と同軸に配置され、電気線４１４を介して負荷することができる。
凹部４１５及び４１６（図６）が、円筒中空キャビティ４０６の側壁に、高さＤより下に設けられ、図６に示すシール本体４０７の第２下部位置では、円筒中空キャビティの内部スペース４０６と接触し、しかも下端が排出ダクト４１７と接触する。排出ダクトはその下端が、中空の貫通ニードル４１８の形状に形成され、例えばニードル４１８は、詳細に示さない分析サンプル管のベントプラグ４１９を貫通することができる。リング形状の突出部４２０が、中空貫通ニードル４１８と同軸に形成され、ニードル４１８はベントプラグ４１９の上側４２１に対してシールされるようになっている。この方法では、円形スペース４２２が、このリング形状突出部４２０とベントプラグとの間に形成されて、凹部４２３を介してダクト４３４と連結する。このダクト４３４は、図２に示すダクト３４でもよく、或いは乳絞りの真空と連結される図３に示すダクト１３４でもよい。この方法では、ベントプラグ４１９の端４１８を貫通後、乳絞りの真空が、円形スペース４２２内に存在し、一方で分析サンプルボトルに生じる圧力増加をプラグ４１９のシールによって防止し、他方で、引込み乳によって圧縮された分析サンプルボトルの内部のガス容積が、サンプル抽出が等圧力の下で起こることを保障するように排気することができる。
【００２０】
それを必要とするかかる状況では、弁は又、例えばピンチ弁として形成され、それによって、例えば管は締めつけられ、或いはそれぞれ解放される。
乳抽出装置の同様な実施例を図７に示し、同じ部品は、１００増加した同じ番号で確認される。この図では、さらなる実施例が下部左半分に示され、ストッパー５２４がパイプの下端５１８に配置され、且つネジ５２５によってハウジング５３０に固定され得る。次いで、このストッパー５２４上には、対応するパイプ形状の分析サンプル容器を配置し、容器の内周は延長部５２６に対してシールされる。
別の実施例が図７の下部右半分に示され、２つのＯ形状のシールリング５２７がパイプ５１８の外側に支持され、次いで、分析サンプル容器は密封の仕方で直接押され得る。
図８及び図９は、乳サンプル抽出装置のさらなる実施例を示し、この実施例は図６に対応する乳サンプル抽出装置の簡単な変形であり、同じ構成要素は、図６のような参照番号だが、２００増加した番号で確認される。この実施例では、電磁コイル６１３がシール本体６０７の下端に配置され、第２下部位置に見いだされ、シール本体の正確な開閉機能のための非常に安定したサポートとなる。ここで、シール本体は３つのガイドリッジ６４０、６４１及び６４２上で単に案内される。リッジ６４０とリッジ６４１及び６４２との間には、既に説明した凹部６１５及び６１６がそれぞれ、乳の流出のために設けられる。さらに、他方では平らな凹部６４３が、さらなる凹部６４４を介してチャンバ６２３と連結され、且つ乳絞りの真空の下に保持されるリッジ６４１と６４２との間に形成される。凹部６４４は、シール本体６０７の上端が又、第２下部開口位置で真空であり、乳の摩擦無しの排出が達成される効果（非ピペット効果）を有する。
乳と図２乃至図４及び図６乃至図９に説明した乳サンプル抽出装置との分離は、装置が開閉弁として機能するように行われるのが好ましい。図６に示すシール本体４０７の第２下部位置から始まり、例えば、正しい方向の電流及び強さが電磁コイル４１３に与えられるなら、偏向板４０４に当たる位置に来るまでシール本体４０７が上方に移動する。この第１上部位置では、同時の閉鎖位置はシール本体４０７によってダクト４０２を通る乳の流れの遮断に相当する。シール本体４０７或いはリング４０３のいずれかは、永久磁石で作られ、他のそれぞれのピースは強磁性材料で作られているので、シール本体４０７は、電磁コイル４１３がより以上の電流を運ばないときにも、この位置に保持される。弁の開放は、リング４０３とシール本体４０７との間の磁気吸着力に打ち勝ち、さらにシール本体を再びその第２下部開放位置に戻すために、反対向きの電流によって略同じ大きさのインパルスが電磁コイル４１３を通して送られるのを単に必要とする。この位置では、乳流れは、ダクト４０２を通って解放される。この第２下部位置では、この本体はバッファー４１０に載るので、同様にシール本体４０７に対する電磁コイルの吸着力の必要性はない。シール本体は直径６mm程度、長さ16mm(8mmのリフト長さ) の非常に小さい本体から作ることができ、ダクト４０２は閉鎖端で直径1.5mm 乃至3mm を有し、シール本体４０７の全容積は1.35ml、重量10g 以下であるので、シール本体４０７の慣性質量を非常に小さく保持することができる。従って、弁を開閉するために、1.5Watt 程度の最大電力を有する、長さ10ms乃至100ms の最も小さいインパルスを単に必要とする。これは、インパルス間でエネルギーは消費されないので、非常に高い作動サイクルでは、エネルギ消費が非常に低い( 代表的には、0.2Watt)ことを意味する。しかしながら、係る弁によって、企図した分離流れで0.05秒まで下げた開放時間が可能であることもなお重要である。
【００２１】
弁を制御するために、反対方向の電流を有するインパルスを電磁コイルに供給して、電磁コイルにおける電圧の極性を逆にするのが好ましい。有用な実施例によれば、シール本体を第１位置から第２位置まで、さらに第２位置から第１位置まで移動させるために、装置は１つの電磁コイルの代わりに、反対方向に巻かれた２つの電磁コイルが設けられ、それによってインパルスが第１電磁コイルと第２電磁コイルに交互に供給される。
上述の装置は、好ましくはインパルス制御と関連して説明したが、それでも永久磁石の使用なしに、第１方向の電流がそれぞれ電磁コイルに供給され、シール本体がその位置の１つに保持される限り流れるように、シール本体用の強磁性材料を単に用いることによって装置を実行させることができる。シール本体を他の位置に移動させるために、電流の方向を逆にして、切り換えタスクが起こるまで電流を保持するのが好ましい。しかしかかる工程は、電流の消費及びコイルの熱負荷を増大させる。
図６に示す実施例では、あるピストン作用が距離Ｄに亘ってシール本体の運動中に生じる。かかるピストン作用は弁の作動にとって絶対的に必要ではないが、非常に有利であるのがわかっている。
【００２２】
弁の中に組込むことができるピストン作用の結果は、以下のようである。
シール本体の閉鎖によって、その頂面は円筒形状の中空キャビティ４０６内でピストン状に長さＤ移動する。それとともに、この円筒キャビティ内の乳が移動し、分離又は分割流路４０２が後方から自由に送られ、その結果次の分離サイクルが最適に交換される効果を果たす。これはさらに、代表的なサンプルを改善する。同様に、ピストン作用によるこの自由な送りは、各分離サイクル前に、実際のダスト粒子からの開口３１、１３１を含む分離流路の完全な洗浄を引き起こす。装置の洗浄段階では、この作用はなおさらに増大し、弁の切り換え周波数（例えば、90-120 S/min) を非常に増加させることによって、さらに使用される。
閉鎖運動に続くシール本体の開放運動では、乳流れが円筒長さＤの端でシール本体の頂面を経て凹部４１５、４１６を通って分析ボトルまで流れ去る前に、乳は同じピストン作用によって分離流路から吸引される。弁の開放によって吸引され、弁の閉鎖によってそれぞれ押し戻される乳の容積は、同量で、従って分離量に影響を与えない。この乳容積の前後の押し出しは、円筒部分Ｄの有効長さに単に依存し、かかる場合にはピストンとシリンダとの間の円形ギャップにも依存する。同様に、シール本体の全リフトは乳は最終的に凹部を経て流出することができるだけなので、長さＤより相当大きくなければならない。シリンダ（例．直径６mm、長さD 5mm)の小さい寸法に基づく。乳の毛管引力及び結合力が、強く作用するので、鉛直位置のシリンダは次の閉鎖段階前に常に乳で満たされる。シール本体の加速運動は開閉によって変化し、これは２方向の運動に対してコイルへの変化する電流の強さを設定することによって修正することができる。
【００２３】
しかしながら、説明したピストン作用の最も重要な利点は以下のようである。常に比例する量のサンプルと、可能な限り小さいキャリーオーバエラー並びに可能な限り低いリザーバ高さを実現するために、弁の流れ貫通開口４０５より上の分離流路は可能な限り短くあるべきである。これによって、特に低い乳流れでは、非常に小さい静水圧（代表的には、0.5cm 乃至2cm 水頭) を生じる。又、動的分離装置（例えば、図４及び図５参照）による増大圧力は、低い乳流れでは非常に小さい。このような低い静水圧及び動圧では、乳の毛管引力、結合力及び壁力は有用になる。その結果は、従来の開閉弁（ピストン作用なし）の流出開口４０５の開放後の分離流れの不規則で、不正確で、且つゆるやかな開始である。説明したピストン作用はここでは非常に低い静水圧と動圧の状態で、分離流れのゆるやかで、不正確な開始動作に打ち勝つための援助として特に作用する。第１に、この方法では、低い乳流れでは小さい分析ボトルに直接満たされるべきで、代表的なサンプルにとって必然的に必要であるように、最も小さいが再生可能な分離量に対するサイクル当たりの非常に短い弁開放時間が可能にされる。
静水圧及び増大圧力の増加とともに、分離流れは毎回自発的に、且つ直接的に開始し、ピストン運動の分離の流れは容易に且つ抵抗なく従うので、ピストン作用は自動的により空作動する。従って、自然な漏洩は高圧力で幾分邪魔される。
【００２４】
与えられたピストン作用の算入のもとで正確な漏洩部分は、実験的に最も良く決定される。これととともに、例えば、実験室では静水圧或いは動圧（例えば、0.5 、1.0 、2.0 、4.0 、8.0cm 水頭) のレベルを変化させるための及び対応する乳流れ（例えば、0.1 、0.25、0.5 、1.0 、2.5 、5.0 、9.0 、12.0L/min)のための具体的な装置の調整のために可能性が設定される。分離された量は各レベルに対して検出され、分離サイクル当たりの弁開放時間と分離サイクルの数との組み合わせを変えることによって生じる。同時に、毎分の弁開放時間とサイクル時間の発生、即ち開放時間(S/min) が一定に保持され、それぞれのレベルに対する理論的な分離量がそれぞれ一定であることを意味するのが重要である。
実験的に、しかしながら、個々のレベル内の実際の分離量は、常に同じ量ではない。特に、低圧及びそれぞれ低い流れのレベルによって、制御ファクター、弁開放時間/ サイクル及びサイクル/ 分の数の変動の組み合わせの変化が生じ、開放時間が常に厳格に一定に保持されるとしても、期待するような一定の分離量ではない。従って、短い弁開放時間( 対応するサイクル/ 分の高い数) によるそれぞれの同レベルでは、分離量は長い弁開放時間( 対応するサイクル/ 分の低い数) によるものより多い。この結果は、明らかにサイクル数/ 分( 対応する減少する弁開放時間) の増加とともに、ピストン作用がより有効であり、低いレベルにおける各弁開放時間とともに分離流れのゆるやかな開始に単純な加速援助をすることと結びつく。これらの関係を特性図( 分離量、弁開放時間、圧力及びそれぞれの流れレベル) として表すために、低いレベル( 例えば、乳流れ250ml/min)では、弁開放時間は例えば、0.1 秒と0.25秒の間の範囲で、分離量は実際に一定で、非常に良好な再現性を有する。しかしながら、分離サイクル当たりの長い弁開口時間の増加とともに( 対応する小さい分離サイクル) 、分離量は徐々にその大きさが減る。これの条件の下で、ピストン作用の周波数は、再現可能な安定分離流れを保証するために、これ以上十分でない。慣性に基づく分離流れの開始の問題は、高い乳流れ及びそれぞれの圧力の増加とともに徐々に減ずるので、最終的には、高いレベル内で、弁開放時間とサイクル/ 分の数との技術的なあらゆる組合わせは、一定で、且つ非常に再現性のある分離量を生じ、これは理論的な計算と一致する。従って、この観点から、高いレベルでは弁制御ファクターに対する領域を制限するのはこれ以上必要でない。
【００２５】
開閉運動の周波数に言及すれば、定められた開放時間と閉鎖時間( いっしょでサイクル時間を生じる) とを有する毎分120 サイクルが、定められた分離流れに対して絶対的に実現可能である。しかしながら、このタイプの高いサイクル数は、磨耗の開始を増加させ、これに関連して発生する騒音レベルがそれに比例して高いという欠点を有する。従って、弁は、時間当たり低いサイクル数、例えば、毎分30サイクル以下で作動されるのが好ましい。
可能な限り代表的で、且つ乳流れのあらゆる条件のもとでキャリーオーバを有しないサンプルを得るために、供給ライン４０２の容積は出来るかぎり小さく、且つ開口当たりの分離された乳量とほぼ同じ大きさに保持され、或いは容積４０２では、全乳流れに相当する一定の乳の交換が起こるようになっているべきである。これに関連して、乳サンプル抽出装置は、供給ライン４０２の断面のできるだけ短い開放時間を比例して大きく選択できることに基づいて、それに比例した大きな分離流れが可能であること、さらにそれにもかかわらず、各開閉ステップによって、ライン４０２からの乳は液送して戻され、新しく吸引され、その結果新鮮な乳が乳流れから分離されるので、代表的なサンプルが得られるという重要な利点を有する。
【００２６】
図１０は、図５に概略的に示した乳サンプル抽出装置を個々に詳細に示す。ダクト３５１と３５２は、ハウジング内に形成された実質的に円筒の中空キャビティ３６１に通じる。ダクト３５１と３５２の開口に対向する中空キャビティの側壁には、最初に述べたダクトと整列した流出ダクト３６２、３６３が設けられている。中空キャビティ３６１には、中空キャビティ３６１と実施的に同じ断面積を有する円筒形の永久磁石３６４が同様に設けられる。永久磁石は、中空キャビティ３６１内をその軸線に沿って、右端がダクト３５２と３６３の端をシールし、ダクト３５１と３６２の端を開放する、図１０に示す第１位置と、図１０の左端がダクト３５１と３６２の端をシールし、ダクト３５２と３６３の端を開放する、図１０に示す第２位置との間で移動可能である。ハウジング３６０内には、２つの強磁性本体３６５と３６６が、円筒形の永久磁石３６４の軸線上に、それぞれ第１位置、第２位置から一定の距離を隔てて配置されている。知られた本体は、各々プラグ形状部品３６７と３６８に保持され、各々コアの運動を低下させる材料から作られる。永久磁石３６４のその第１位置から第２位置への、さらに第１位置へ戻る運動によって、磁石はそれぞれこれらのプラグ形状部品に当たる配置になる。電磁コイル３６９が、永久磁石３６４の軸線と同軸に配置される。電磁コイル３６９によって送られる、対応する大きさの、好ましくはインパルス状の電流の援助によって、電磁石はその第１位置から第２位置へ、さらに第２位置から第１位置へ移動することができ、それによって永久磁石は、電磁コイルを通るさらなる電流なしに、強磁性本体３６６と３６５への磁力によって保持される。
【００２７】
図５と関連して図１０に示す乳サンプル抽出装置は、それぞれの乳流れから一部が連続的に分離され、永久磁石３６４は図１０に示す位置にあるとき、分岐部３５０とダクト３５１、３６２を通って乳サンプ３２５内に返流するという利点を有する。この乳流れは、永久磁石が第２位置へ移動するとき遮断され、乳サンプル分離流れはダクト３５２と３６３を通って、分析サンプル容器の中へ流入することができる。分岐部３５０と、ダクト３５１、３５２の容積をできるだけ小さく保持することによって、中空キャビティ３６１に通じるダクト３５１には、乳が実際に常にそれぞれの乳流れに相当しそれによって、代表的なサンプル抽出が確実にされ、低い増大圧力による分離流れの開始の問題が起こらないことを保証する。
乳サンプル抽出装置と、前述したタイプの弁とを使用する本発明による方法を実施するために、以下の所見及び決定が仮定される。
(a) 分析サンプルホルダーでは、20mlと40mlの間の乳量を期待値E 、即ち、乳絞りされる牛の全乳量(kg 又はml) から独立して分離すべきである。所見のために、30mlの分離した全サンプル容積が仮定される。
(b) さらに、分離された部分的な量をそれぞれの乳流れに比例して取るべきである。
【００２８】
これらの仮定のもとで、全サンプル量に達するために、以下のように分離されなければならない。
分離容積/ 時間(ml/min)= 全サンプル(ml)/ 期待値(ml)×乳流れ(ml/min) (1)
今から、連続的に開放した弁、即ち分離流れ１００％（例えば図２と図３の装置に一致する）で分離流れ(ml/min)を決定するなら、分離流れ１００％（連続的に開放した弁に対して）は、底部開口３１と決定した断面積Ａを有する１３１を通って流れ、蓄積或いはリザーバ高さＨ（及びそれぞれの静水圧）の機能は、以下の式に一致する。
分離流れ（１００％ )(ml/min)= 60×μ×SQR(2 ×g ×h) (2)
ここに、g = 重力加速度(cm/S2)
h = リザーバ高さ(cm)
A = 底部開口の断面積(cm2)
μ= 流出修正係数 0.63
SQR=平方根
リザーバ高さ、即ち乳流れの変化による静水圧が変わらなければ、分離流れ(100％) は一定である。これは、例えば、一定リザーバ高さH=2cm 、開口直径0.15cm、これから底部の開口面積A =0.0176cm2に対して、一定分離流れは、41.67ml/min となる。
【００２９】
乳流れの大きさがリザーバ内で幅S ( 例えば、図2 の実施例に示すような) の鉛直方向に延びる測定スリットの前のリザーバ高さ( 及び静水圧) によって測定されるなら、以下の関係を生じる。
乳流れ(ml/min)= 60×μ×S ×2/3 ×SQR(2 ×g)×h3/2 (3)
ここに、 g =重力加速度(cm/S2)
h =リザーバ高さ(cm)
S =スリット幅(cm)
μ= 流出修正係数 0.63
SQR=平方根
式(2) に関連して、乳流れに依存する分離流れ(100％) を以下のように決定できる。
分離流れ(100％)= 60 ×μ×A ×SQR(2 ×g)×[(乳流れ)/(60 ×μ×2/3 ×SQR(2 ×g)]1/3 (4)
スリット幅S=0.25cmで例えば、一定であるとし、開口断面積A=0.0176cm2(=1.5mmの開口直径) に対して、理論値の表が以下のように計算される。
【００３０】
開放時間(s/min)=( 分離容積(ml/min)×60s)/(分離流れ100 ％)(ml/min)
(5) これから、必要な開放時間( 秒/ 分)(一定なリザーバ高さ) は表２のようになる。
60 s/min 以上の値は可能でないから、このことは、実現可能な開放時間に達するために、一定の分離流れ( ここに41.67ml/min)は、少なくとも1.5 倍増大しなければならないことを意味する。これから、しかしながら最も短い開放時間は0.1 s/min 以下に落ち、サイクル当たりの個々の弁の開放時間を0.1 秒よりずっと小さくし、その結果技術的に実現が困難となる。
【００３１】
一方、リザーバ高さを変えることによって、必要な開放時間（秒／分）は以下のようになる。
【００３２】
これらの理論的な開放時間に従って進めようとするなら、例えば、高い乳流れと低い期待量によって、比較的長い開放時間が生じ、その間もちろん乳流れがすでに相当変化しており、代表的なサンプルが抽出されないという困難性が存在する。一方、低い乳流れと高い期待値によって、非常に短い開放時間が生じ、その間分離容積/ 時間の間の仮定した比例関係がなお存在するかははっきりしない。
従って、本発明によれば単一の開放時間( 秒/ 分) は制御されないが、この開放時間は、サイクル当たりの対応する短い弁開放時間を有する、複数のサンプル採取サイクルに分けられ、さらに弁のそれぞれの開放時間は制限した範囲内を単に変化して進み、その範囲内では分離流れは時間に比例することが確実である。実際の制御が、まっさきに行われ、採取すべき毎分のサンプル容積が、各々分離サイクル当たりの短い弁開放時間を有するサイクル数で抽出され、それによってサイクルはそれぞれ弁開放時間と分離サイクル当たり弁が開放していない時間とからなる。その後は、制御が行われる分離サイクル数は、以下のように決定することができる。
開放時間( 秒/ 分)= 分離サイクル数(n/ min)×分離サイクル当たりの弁開放時間( 秒) (6)
今、上述したタイプの弁で実現可能な分離サイクル（n/min)の数は制限される。実際に、n=120 の上向きの分離サイクルの数は達しやすい。しかしながら、磨耗と高い騒音レベルの理由から、分離サイクル数はn=30/minに制限されるのが好ましい。下限に向かって、分離サイクル数は同様に乳流れが低い乳絞りの終わりに向かって、代表的なサンプルがなお抽出されなければならない点で制限される。乳成分の物質、特に乳の脂肪成分は乳絞りの終了に向かって相当変化するので、これは特に重要である。乳絞りの終わりに向かう脂肪成分は、乳絞りの最初より相当多い。これから、分離サイクルの数は毎分2 乃至3 以下に低下すべきでないことが導かれる。
【００３３】
図3 に示す対応する実施例、一定の静水圧で測定されるなら、カバーされる変化範囲が大きいために、一定の弁分離時間によって毎分のサイクルカウントの変化に基づいて単独で十分な変動を行うのは可能でないだろう。
さらに、時間当たりのサイクルカウントに対する境界値が達した場合には、長い或いは短い弁の開放時間への切替えが行われなければならない。一定の静水圧における測定のために、静水圧によって生じた乳高さは、あらゆる種類の乳流れ（特に乳絞りの終わり）に代表的なサンプル抽出を達成するために、そんなに大きくてはならない。低い静水圧によって、ここでは毛管引力と結合力が特に重要であるので、分離流れが弁開放時間の狭い範囲にだけ亘って一定となる。図３による一定の、低い静水圧のもとでの作動では、広範囲の弁開放時間を達成するために、弁開放時間当たりの分離容積の較正曲線を作り、次いでサイクル当たりの必要な弁開放時間を計算するためにプロセッサに入力するのが必要になり得る。
乳サンプル抽出装置が図２に示す装置で作動し、リザーバ高さが乳流れに依存して変化するとき、単一のサンプル抽出装置によって全測定範囲をカバーすることを一層有利に行うことができる。この場合には、表3 から理解できるように、開放時間の比率( 最大値：最小値が122 ：1)の減少をすでに生じる。これは、リザーバ高さ、即ち静水圧であるそれぞれの乳流れによる測定範囲の減少がすでに起こり、さらにそれに含まれるのは、乳流れに依存するそれぞれの開放時間の減少である。この場合、サイクル当たりの弁開放時間の範囲は、0.1 秒乃至0.8 秒の狭い範囲に制限され、この範囲では分離流れは時間に比例することが保障される。すでに上述したように、この場合しかしながら、低いリザーバ高さと低い静水圧に相当する小さい乳流れによって、分離流れと開放時間との間に比例関係を保証するために、狭い弁開放時間間隔が選択される必要性を生じる。表4 から理解できるように、
【００３４】
それぞれの制御範囲は、例えば、表4 に従って、先ず第1 にレンジデータとしてプロセッサに入力される。分離サイクル当たりの一定の弁開放時間に対する分離サイクル数の計算はそれぞれ、測定された乳流れに依存してプロセッサによって行われる。対応する範囲の境界に達する際、分離サイクル当たりの弁開放時間と関連して、対応する分離サイクル数の対応する切り換えが発生する。もちろん、サイクル数と弁開放時間との最適な関係を可能なかぎり維持するために、対応する範囲の境界に達する前にかかる切り換えは又、発生し得る。
上述のタスクは例示のためだけにあり、0.0176cm2 の流れ貫通開口31と131 の流出断面にそれぞれ当てはまる。
以下では、例を援用して、分離サイクル数と、分離サイクル当たりの弁開放時間がいかにして計算され、選択されるかを示す。
設定許容値E(全乳量) は、10,000mlである。
所望の全サンプル容積は30mlである。
測定された瞬時の乳流れは2500ml/minである。
式(1) から、毎分の必要な分離容積を7.5ml/min と計算することができる。次いで、式(4) から分離流れ(100％) を61.15ml/min として計算することができる。
【００３５】
次いで、式(5) から開放時間は27.36S/minとなる。表4 から、仮定した瞬時乳流れでは、毎分の分離サイクル数は15として計算することができる。これから、サイクル当たりの弁開放時間は、式(6) からサイクル当たり0.49秒となる。表4 によれば、分離サイクル当たりのこの弁開放時間は可能である。
サンプルの抽出を制御するためのプログラムはなおさらに改良することができる。例えば、図2 乃至図5 に示した乳流れ測定装置によってすでに流れたそれぞれの乳量が又加えられ、従って、時間間隔で流れたそれぞれの乳量は、より正確に決定することができる。従って、乳絞り段階では、乳流れが、およそ200ml/min の低い値で最初に始まり、これからかかる状況では30秒のサイクル時間が現れる。次いで、乳流れが比較的強力に増大するなら、取られた分析サンプルは不正確になる。知られたセットアップによって30秒後にサンプルの分離が最初に起こり、それによって今回は単に100ml の乳容積が流れたと仮定されるので、分離サイクル中現実に流れた乳量の同時の確実な測定によって修正を行うことができ、30秒のサイクル時間の満了前に100ml 以上の乳が流れたことが乳量の測定によって確立されるとき、弁開放時間のサイクル時間の新しい調整が必要とされる。
【００３６】
乳流れの時間当たりの変化が所定のしきい値をオーバシュートするとき、新しいサイクル時間或いは弁開放時間を決定するタイプの制御を与えることができる。
サイクル時間及び弁開放時間の決定は、図４及び図５による装置によって実施される方法と同じ方法で行われる。これに関連して、弁が完開の状態における分離流れ（100 ％) は、ダクト241 、341 を通る流れに相当するだけの単なる違いを生じる。しかしながら、この分離流れ（100 ％) は、これらのダクトの入口開口の断面の、乳の移送用のダクト226 、326 に対する関係に依存する。さらに、この分離流れ（100 ％) は、乳流れに依存し、且つほとんど再生可能だが、その量に比例はしない。分離流れは実験的に決定された特性曲線の形態で最も良く表される。弁の洗浄は、サイクルカウントの1 つが最大まで増えた状態で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法及び乳サンプル抽出装置を採用する乳絞り装置の概略図である。
【図２】本発明による乳流れ測定装置並びに乳サンプル抽出装置の概略断面図である。
【図３】本発明の別の装置による乳サンプル抽出装置を有する乳流れ測定装置の概略断面図である。
【図４】本発明の別の装置による乳サンプル抽出装置が連結された乳流れ測定装置の概略断面図である。
【図５】本発明による乳サンプル抽出装置が概略的に示された、さらなる実施例が組合わされた乳流れ測定装置の概略断面図である。
【図６】本発明による乳サンプル抽出装置の実施例の縦断面図である。
【図７】分析サンプルボトル用の２つの異なる固定手段が単に別の部品で示される、図６に示す実施例と同様の、本発明による乳サンプル抽出装置の断面図である。
【図８】本発明によって形成された乳サンプル抽出装置のさらなる実施例の断面図である。
【図９】図８に示す実施例の線IX-IX に沿った断面図である。
【図１０】図４に示す乳サンプル抽出装置の断面図である。
【符号の説明】
４ 移送ダクト
９ プロセッサ
２０ 乳流れ測定装置
２２ 測定チャンバ
２４ 測定スリット
２５ サンプ
２６ 流出ダクト
２８ センサー
３０ 乳サンプル抽出装置
３２ 分析サンプルボトル
３４ 導線
Claims (33)
- 乳絞りされた乳の量に比例した一定量の乳の分析サンプルを牛から乳絞りされた乳流れから抽出し、それによって乳流れに依存して事前に定められたサンプルの部分的な量を乳流れから抽出するための方法であって、
各々が弁開放時間と弁閉鎖時間とからなるサイクルで制御された弁を使用することによって、過去の測定値から得られる、特定の牛から乳絞りされる全乳量の期待値から、50mlの所定の最大量以下に保持された分析サンプル量を抽出するために、サイクル時間と弁開放時間を決定し、それによってサイクル時間と弁開放時間を各々、所定範囲の値に収まるように選択し、弁開放時間或いはサイクル時間を乳流れに依存して制御し、乳流れの変化の結果、弁開放時間或いはサイクル時間が前記範囲外にあるのを回避するために、弁開放時間とサイクル時間を前記範囲内にある値と等しい比率で変えることを特徴とする抽出方法。 - 分離されたサンプル部分量は、乳流れと同じ圧力のもとに保持される請求項１に記載の方法。
- 乳移送ダクトの中で乳流れから移送され、且つ分離された、乳の動圧の下に保持された移送された乳の一部は、弁に供給される請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の方法。
- 乳流れから略独立した、弁を通る分離された流れを生じるために、乳の蓄積の高さは弁より上に一定に保持される請求項１又は請求項２いずれか１項に記載の方法。
- 弁より上で、乳流れと独立して、乳の蓄積の高さは弁を通る分離された流れを変えるために生じ、乳の蓄積の高さはそれぞれ乳流れに依存する請求項１又は請求項２いずれか１項に記載の方法。
- 弁開放時間値の範囲は、それぞれ測定した乳蓄積高さに依存して変化する請求項５に記載の方法。
- サイクル時間値の範囲は、０．５秒と３０秒（毎分１２０から２サイクル）の間で選択される請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
- サイクル時間値の範囲は、２秒と３０秒（毎分３０から２サイクル）の間で選択される請求項７に記載の方法。
- 弁開放時間値の範囲は、０．０５秒と２秒の間で選択される請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法。
- 弁開放時間は、０．１秒と０．８秒の間で選択される請求項９に記載の方法。
- 乳絞りの終了が近づくにつれて、乳流れが徐々に減少し、弁の開放時間が分析サンプルに含まれる大量の細かい較正のために、徐々に幾分増減する請求項１乃至請求項 10 のいずれか１項に記載の方法。
- 弁の各閉鎖中、弁を流れた乳の一部は液送して戻される請求項１乃至請求項11のいずれか１項に記載の方法。
- 弁の各開放とともに、吸引力を乳に及ぼし、乳流れを加速させる請求項１乃至請求項12のいずれか１項に記載の方法。
- 乳絞り用ダクト内に配置された乳流れ測定装置を有する乳サンプル抽出装置であって、さらに分析サンプル容器及び乳流れに連結された乳サンプル抽出装置を制御するためのプロセッサユニットとを有し、
乳サンプル抽出装置は、電気的制御可能な電磁コイルを有し、該コイルによってシール本体がサンプル分離流れのための流れ貫通開口を塞ぐ第１位置までと、前記開口を開放する第２位置まで可動である請求項１乃至請求項 13 のいずれか１項に記載の方法を実施するための乳サンプル抽出装置。 - シール本体は、永久磁石或いは強磁性材料から作られ、且つシール本体を第１位置に停止させるために強磁性材料或いは永久磁石から作られた流れ貫通開校の近くに配置される請求項14に記載の装置。
- シール本体は横方向の案内要素で案内される円筒体から作られる請求項14又は請求項15に記載の装置。
- 強磁性本体或いは永久磁石から作られた本体は、パイプを形成し、該パイプはサンプルを分離する流れのために流れ貫通開口の端を形成する請求項15又は請求項16に記載の装置。
- シール本体及び/ 又はシール本体に面する流れ貫通開口の端は、吸収材料の層を有する請求項15乃至請求項17のいずれか１項に記載の装置。
- 電磁コイルは、シール本体の第２位置の高さに設けられる請求項14乃至請求項18のいずれか１項に記載の装置。
- 電磁コイルは、インパルスモードで作動する請求項14乃至請求項19のいずれか１項に記載の装置。
- シール本体を第１位置から第２位置へ、及び第2 位置から第1 位置へ移動させるために、電磁コイルは異なる電流方向のインパルスの助けでそれぞれ制御可能である請求項14乃至請求項20のいずれか１項に記載の装置。
- インパルスは、10msecと100msec の間の長さを有する請求項21に記載の装置。
- 分析サンプルホルダーと接触する、乳サンプル抽出装置の端は、乳絞りの真空と接続する請求項14乃至請求項22のいずれか１項に記載の装置。
- 分析サンプル容器に面する乳サンプル抽出装置の端は、分析サンプルホルダーの貫通カバーに挿入可能なパイプ端として形成され、乳絞りの真空と連結さえた円形スペースが、パイプ端の外側と前記端を取り囲むリング部分との間に形成され、その自由端がカバーの上面に当たる位置まで来る請求項14乃至請求項23のいずれか１項に記載の装置。
- 乳サンプル抽出装置の端は、分析サンプル容器が密封の仕方でこの端に取り付け可能なように形成される請求項23に記載の装置。
- 円筒形状のシール本体は、表面がシール本体に面する、実質的に円筒形状の案内路に沿って可動で、前記シール本体の長手方向に延びる凹部が設けられ、該凹部は乳を流すために、前記シール本体の第2 位置の流れ貫通開口と接触し、且つ分析サンプル容器に面する乳サンプル抽出装置の端と接触する請求項16乃至請求項25のいずれか１項に記載の装置。
- 前記流れ貫通開口の閉鎖位置に達する前に、或いは前記シール本体の開放運動中、前記流れ貫通開口と凹部との連結部は、所定距離に亘る前記シール本体の調整運動で実質的に妨げられる請求項26に記載の装置。
- 乳サンプル抽出装置の流れ貫通開口は、サンプルを分離する流れの方向と逆の方向でチャンバに通じ、それぞれの乳流れに相当する乳蓄積高さが設定される請求項１乃至請求項 27 のいずれか１項に記載の装置。
- 乳の蓄積を測定するための装置がチャンバ内に設けられる請求項28に記載の装置。
- 乳サンプル抽出装置の流れ貫通開口は、サンプルを分離する流れの方向と逆の方向でチャンバに通じ、乳流れが所定の蓄積高さでそれぞれ保持される請求項14乃至請求項26のいずれか１項に記載の装置。
- 乳サンプル抽出装置の流れ貫通開口は、サンプルを分離する流れの方向と逆の方向で、乳移送ダクトの中に突出するサンプル抽出パイプと接続する請求項14乃至請求項26のいずれか１項に記載の装置。
- サンプル抽出パイプは、乳移送ダクトの内壁から直径の1/3 の距離のまわりに配置されるように設置された流入開口の長手方向軸線を有する請求項31に記載の装置。
- 乳の供給ラインが、分離流れの方向に設けられ、分析サンプル容器内の排出ダクトと接続された第１ダクトの中に分岐する、流出開口を取り囲み、乳排出流れと接続された第２ダクト、シール本体は、その第１位置では、流出開口を閉鎖し、第１ダクトの流出開口を解放し、第２ダクトを閉鎖する請求項14乃至請求項32に記載の装置。
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