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OFCA - NIR - Messaufbau
Bild 1: Messelektronik des
NIR-Systems - Rückansicht.
Der OFCA “Online – Food – Component – Analyzer” nutzt das indirekte Messverfahren um diverse Substanzen in Lebensmitteln durch Reflexion zu bestimmen. Das Messsystem besteht aus dem NIR Diodenarray - Spektrometer, einem Industrierechner, dem Messkopf mit Lichtquelle und Messoptik sowie der Windows - Software. Das Fleisch wird vor der Reflexionssonde - dem Messkopf - positioniert und von der eingebauten Präzisions-Lichtquelle mit Licht im nahen Infrarot-Bereich bestrahlt. Die Inhaltsstoffe des Fleisches haben in bestimmten Wellenlängenbereichen eine für sie charakteristische Absorptionsbande (Moleküle im Fleisch werden angeregt und ein Teil der Energie wird absorbiert), so werden Teile dieses Lichtes reflektiert und von der Messoptik erfasst und mittels Lichtleitkabel zum Spektrometer transportiert. Das NIR Diodenarray - Spektrometer bildet den Kern des Messsystems (Bild 4 und 5). Besonders Diodenarray – Spektrometer zeichnen sich im Vergleich zu anderen Technologien durch eine große Robustheit und eine extrem kurze Messzeit aus. Mit der Entwicklung von InGaAs – Diodenzeilen, die im nahen Infrarot eine hohe Empfindlichkeit und gutes Signal-Rausch-Verhältnis besitzen, stehen seit einiger Zeit Diodenarrays für den NIR – Bereich zur Verfügung. In diesem Spektrometer wird die Intensität dieses Lichtes Wellenlängen bezogen gemessen. Es wird im Wellenlängenbereich von 970nm bis 1700nm an 512 Punkten gemessen.
Bild 2: Messelektronik des
NIR-Systems - Frontansicht.
Diese in elektrische Signale gewandelte und skalierte Lichtintensität wird mittels mathematischer Modelle, die aus Referenzmessungen und einer PLS – Kalibrierung abgeleitet wurden, verrechnet und ergeben so die Messwerte für die Inhaltsstoffe Fett, Wasser, Eiweiss, BEFFE und BE. Es werden mit dem OFCA “Online – Food – Component – Analyzer” ca. 10 Messungen pro Sekunde durchgeführt. Die Software errechnet den Einzelmesswert, den kumulierter Mittelwert, die Standardabweichung und eliminiert Messungen ohne Produkt. Optional erfolgt mittels linearer Optimierung eine direkte Berechnung von Ausgleichsmaterialien für die Prozessoptimierung. Das Messsystem kann via verschiedener Schnittstellen (z.B. RS-232, Ethernet, Profibus) mit andern Systemen kommunizieren. So ist eine Integration des OFCA “Online – Food – Component – Analyzers” in eine SPS oder in ein Netzwerk möglich.
