DE3688544T2

DE3688544T2 - Verfahren zum automatischen messen und zur kontrolle des kaesebruchherstellungsprozesses.

Info

Publication number: DE3688544T2
Application number: DE8686400465T
Authority: DE
Inventors: Tomoshige Hori; Kensuke Itoh
Original assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Current assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date: 1985-08-14
Filing date: 1986-03-06
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2006-03-07
Also published as: EP0213966A2; DE3688544D1; US4663169A; CA1251411A; NZ215203A; DK172605B1; AU580658B2; EP0213966B1; AU5380886A; JPS6240246A; DK75386D0; JPS6341535B2; EP0213966A3; DK75386A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Messen und zur Kontrolle eines Käsebruch-Herstellungsprozesses
Bei der Herstellung von Käse wird ein Gerinnungsprozeß angewandt, um ein Additiv, wie z. B. Lab, zu Kuhmilch, Magermilch oder neu gebildeter Milch hinzuzufügen, um die Milch gerinnen zu lassen, und es ist der wichtigste und fundamentalste Prozeß, weil der Gerinnungszustand von Milch definitiv die Qualität der Käseprodukte bestimmt. Herkömmlich stützte sich jedoch die Beurteilung des Gerinnungszustandes von Milch hauptsächlich auf Subjektivität, basierend auf der Erfahrung von Arbeitern, was zu einem ungleichmäßigen Ausstoß und Qualität von Käseprodukten und einer geringen Produktionsleistung führte.
Beim Schneiden von Käsebruch haben sich die Arbeiter auf Intuition verlassen, die von ihrer Erfahrung reifte, um eine verstrichene Zeit zu beurteilen, die von der Zugabe von Lab beginnt, und der Käsebruch wurde bei dem so beurteilten Timing geschnitten, was zu einer ungleichmäßigen Größe der Käsekorner führte.
Es ist ein Verfahren zum Messen und zur Kontrolle eines Käsebruch-Herstellungsprozesses bekannt (vgl. JOURNAL OF FOOD SIENCE, Band 50, Nr. 4, Juli/August 1985, Seiten 911-917), umfassend die folgenden Schritte:
- Anlegen eines elektrischen Stromes an einen elektrischen Leiter, der thermisch mit in einem Gerinnungstank zu lagernder Milch kontaktierbar ist, so daß der Leiter elektrisch auf eine Temperatur erhitzt wird, die höher ist als die Temperatur der Milch und die Raumtemperatur;
- Einbringen der Milch in einen Gerinnungstank;
- Zugabe eines Gerinnungsmaterials zur Milch;
- Messen der resultierenden Temperaturen oder elektrischen Widerstände des elektrischen Leiters in Relation zur verstrichenen Zeit, um den Beginn der Gerinnung festzustellen;
- Messen einer vom Beginn der Gerinnung verstrichenen Zeit auf der Basis einer Temperatur oder elektrischer Widerstandsänderung des elektrischen Leiters; und
- Vergleichen der verstrichenen Zeit mit einer vorbestimmten Gerinnungsverlaufszeit, die vom Beginn der Gerinnung bis zum Bruchschneiden reicht, um so ein Bruchschneide- Timing zu beurteilen.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zum automatischen Messen und zur Kontrolle vorzusehen, welches die Nachteile, die durch Beurteilung des Gerinnungszustandes der Milch durch Arbeiter und die Entscheidung der Arbeiter über das Bruchschneide-Timing bei herkömmlichen Bruchherstellungsprozessen entstehen, vermeidet, um so die Ausbeute von Käseprodukten zu verbessern, die Qualität und Große von Käseprodukten zu vergleichmäßigen und die Produktionsleistung zu verbessern.
Nach der Erfindung kann dieses Ziel, ein Verfahren zum automatischen Messen und zur Kontrolle erreicht werden, welches die Merkmale des Anspruches 1 hat.
Durch die Erfindung wird so sichergestellt, daß die vom Beginn der Gerinnung verstrichene Zeit aufgrund von Temperatur- oder elektrischer Widerstandsveränderung des unter Anlegung eines elektrischen Stromes erhitzten elektrischen Leiters, gemessen werden kann, und die so gemessene, verstrichene Zeit mit der vorbestimmten Gerinnungsverlaufszeit, die vom Beginn der Gerinnung bis zum Bruchschneiden reicht, verglichen werden kann, um so automatisch das Bruchschneide-Timing zu beurteilen, wodurch Unregelmäßigkeiten im Bruchschneide-Timing, die durch die subjektive Beurteilung durch die mit der Bruchherstellung beauftragten Arbeiter verursacht werden, zu vermeiden und Verlust vorzubeugen, der durch Vernichtung der gesamten Rohmilchmenge im Tank entsteht, die im Falle erfolgen muß, daß künstliche Betriebsfehler auftreten, einschließlich dem Versäumnis Lab zuzugeben oder der doppelten Zugabe von Lab.
Zusätzlich stellt das Verfahren nach der Erfindung sicher, daß die Timings der Milcheinbringung in den Gerinnungstank und des Molkeablasses festgestellt werden können auf der Basis von Temperatur- oder elektrischen Widerstandsveränderungen des unter Anlegung von elektrischem Strom erhitzten elektrischen Leiters, so daß der gesamte Bruchherstellungsprozeß voll automatisiert werden kann, einschließlich der automatischen Beurteilung des Bruchschneide-Timings, um hierdurch zuverlässig die Käseproduktionskosten zu reduzieren, die Qualität und den ausstoß von Käseprodukten zu stabilisieren und Unregelmäßigkeiten im Bruchschneide-Timing zu reduzieren.
In den beiliegenden Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines für ein Verfahren zum automatischen Messen und zur Kontrolle gemäß der Erfindung verwendeten Meßsystems zeigt;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Sensoreinheit des in Fig. 1 gezeigten Systems; und
Fig. 3 ein Diagramm, die eine Bruch-Charakteristik zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist dort ein Quer-Typ zylindrischer Käsetank 1 gezeigt, der typischerweise einen Durchmesser von 4 m und ein Fassungsvermögen von etwa 20 m³ hat. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, hat der Tank 1 eine Seitenabschlußwand 2, an welcher Molkeablaßflansche 3 in Höhen montiert sind, die übereinstimmen mit 12 m³- bzw. 5 m³- Niveaus und die jeweiligen Molkeablaßflansche sind versehen mit Flanschplatten 6, die jeweils mit Sensoren 5 montiert sind, um Sensoreinheiten 4 und 4' zu bilden, die in Fig. 1 dargestellt sind. Jeder der Sensoren 5 ist mit einem Kabel 9 verbunden, welches aus zwei Strom-Leitungsdrähten 7 und zwei Spannungs-Leitungsdrähten 8 besteht. Die beiden Strom- Leitungsdrähte 7 jeder Sensoreinheit stehen mit einer automatischen Gleichstromversorgung 10 in Verbindung, die von einem in einem Computer enthaltenen Regler 17 geregelt wird. Die beiden Spannungs-Leitungsträger 8 jeder der Sensoreinheiten 4, 4' verbinden mit einem Wechsel-/Gleichstromrichter 13 und einer Relais-Schaltungsplatte 14 eines Dateneingebers (Datenerfassungssteuerung) 12. Darartige Sensoren wurden z. B. in der japanischen Patentanmeldung Nr. 58-92079 (EP-A-144 443) vorgeschlagen. Der Dateneingeber 12 und die Stromversorgung 10 sind mit dem Regler 17 durch GP- bzw. IB-Kabel 15 und 16 verbunden. Alle zur Messung und zur Folgekontrolle notwendigen Instruktionen werden in Übereinstimmung mit einem in dem Regler 17 gespeicherten Programm gemäß einer Standard-Bruchcharakteristik-Kurve ausgegeben und einem Antriebselement, wie z. B. einem Motor, über ein Folgeschaltungs-System 22 zugeführt.
Die Standard-Bruchcharakteristik-Kurve, die für Veränderungen der Temperatur oder des elektrischen Widerstandes des elektrischen Leiters im Verhältnis zum Zeitablauf repräsentativ ist, ist gegeben, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. In Fig. 3 bezeichnen B und B' Temperaturen der elektrischen Leiter, wenn die Milch eingebracht wird, C eine Leitertemperatur wenn Lab zugegeben wird, D eine Leitertemperatur bei der Beendigung des Umrührens, E eine Leitertemperatur beim Beginn der Gerinnung, F eine Leitertemperatur beim Beginn des Bruchschneidens, G Veränderungen der Leitertemperatur beim Erwärmen und H und H' Leitertemperaturen beim Ablassen der Molke. Zur automatischen Kontrolle der Käsebruch-Herstellung durch Kontrolle obiger Parameter weist der Regler 17 zuerst den Gleichstromversorger 10 an, das anlegen eines konstanten Gleichstroms an die Sensoren 5 und den Dateneingeber 12 zu starten, um dadurch Spannungsmessungen zu starten.
Die gemessenen Spannungen werden zu dem Regler 17 geschickt, um in entsprechende Temperaturen oder elektrischen Widerstand umgewandelt zu werden, die ihrerseits verwendet werden, um eine Temperatur- gegen Zeit-Kurve oder eine elektrische Widerstands- gegen Zeit-Kurve an einer mit dem Regler 17 verbundenen Kathodenstrahlrohre anzuzeigen. Wenn der Beginn der durch E repräsentierten Gerinnung nach der Beendigung der Milcheingabe festgestellt wird, wird ein in dem Regler enthaltener Zeitgeber für eine vorbestimmte Zeit aktiviert, gefolgt von der Weiterleitung eines Signals für das Bruchschneiden an das Folgeschaltungssystem 22 und konsequenter Aktivierung eines Motors (nicht gezeigt) zur Drehung der Schneidmesser.
Schließlich wird das Molkeablassen festgestellt und Meßergebnisse werden an einen Drucker ausgeliefert und eine Magnetplatte beendet eine Operation.
Zwei der Sensoren waren an Flanschplatten 6 von 12 cm Durchmesser montiert, um Sensoreinheiten 4' und 4 vorzusehen, die bei 50 cm bzw. 30 cm unterhalb eines Soll- Flüssigkeitsniveaus zu dem in eine Käsewanne eingebrachte Milch schließlich reicht, angebracht waren. Ein konstanter Gleichstrom von 0,3 A wurde dann durch die Drähte des Sensors geleitet und als Ergebnis spielten sich die Drähte in Begriffen von Temperatur bei ungefähr 70ºC ein, wenn die Raumtemperatur 25ºC war (Punkt A in Fig. 3).
Daraufhin wurde Rohmilch, deren pH-Wert eingestellt war und die 11,2% Trockenmasse und 2,7% Fettgehalt enthielt und einen pH-Wert von 6,81 aufwies, bei einer Temperatur von 31ºC in eine Käsewanne eingebracht. Sobald das Flüssigkeitsniveau der Rohmilch die Sensorplätze erreichte, spielten sich die Drähte bei Temperaturen von 37ºC (Punkte B und B' in Fig. 3) ein. Die Temperatur B gilt für die tiefere Sensoreinheit 4' und die Temperatur B' für die höhere Sensoreinheit 4.
Eine Differenz zwischen einer Zeit, bei der der Temperaturpunkt B beobachtet wurde und einer Zeit, bei der der Temperaturpunkt B' beobachtet wurde, wurde dazu benutzt, um eine Milchzufluß-Beendigungszeit zu berechnen (to in Fig. 3). Der Zufluß von Milch wurde dann bei der Zeit to gestoppt und 0,0035% Lab (hergestellt von Christian Hansen) wurde beim Temperaturpunkt C zugegeben. Die mit dem Additiv vermischte Milch wurde beim Temperaturpunkt D während ungefähr 5 Minuten umgerührt und danach ruhiggehalten.
Der Beginn der Gerinnung wurde ungefähr 20 Minuten nach Zugabe von Lab beim Temperaturpunkt E festgestellt. Als 18 Minuten (vorbestimmte Gerinnungsverlaufszeit unter Berücksichtigung der Qualität und des Ausstoßes des Käseproduktes) von der Feststellung der Temperatur E verstrichen waren, erreichte die Leitertemperatur 42ºC beim Temperaturpunkt F und der Bruch wurde geschnitten.
Nach dem Bruchschneiden wurden die Bruchkörner zur Erwärmung in ungefähr 10 Minuten umgerührt und das Ablassen der Molke wurde begonnen. Als ein abnehmendes Flüssigkeitsniveau, welches von dem Molkeablaß herrührte, bei den Temperaturpunkten H' und H festgestellt wurde, wurde eine Molkeablaß-Beendigungszeit berechnet und der Bruchherstellungsprozeß beendet.
Die Temperatur H' gilt für die Sensoreinheit 4 und die Temperatur H für die Sensoreinheit 4'.
Die Messung und Feststellung wurde bei diesem Beispiel völlig automatisch erreicht durch Verwendung eines in Fig. 1 gezeigten Meßsystems, enthaltend einen Regler (HP 9000/216), einen Dateneingeber (HP 3497 A) und eine automatische Gleichstromquelle (HP 6034 A), hergestellt durch Hewlett Packard.
Obwohl ein bestimmtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zu Erläuterungszwecken im Detail beschrieben wurde, wird es erkannt werden, daß Variationen oder Modifikationen der offenbarten Vorrichtung einschließlich der Neuanordnung von Teilen innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Ansprüche definiert ist, liegen.

Claims

1. Verfahren zum automatischen Messen und zur Kontrolle eines Käsebruch-Herstellungsprozesse, umfassend die folgenden Schritte:

- Anlegen eines elektrischen Stromes an wenigstens zwei elektrische Leiter, von wenigstens zwei Sensoreinheiten (4, 4'), die in verschiedenen Höhen an einem Gerinnungstank (1) montiert sind, wobei die elektrischen Leiter thermisch mit im Gerinnungstank (1) zu lagernder Milch kontaktierbar sind, so daß die Leiter elektrisch auf eine Temperatur (A) erhitzt werden, die hoher ist als die Milchtemperatur und die Raumtemperatur;

- Einbringen der Milch in den Gerinnungstank (1), unter Verwendung der Differenz zwischen einer Zeit, bei der ein Temperaturabfall (B) am tieferen Sensor (4') festgestellt wurde und einer Zeit, bei der ein Temperaturabfall (B') am höheren Sensor (4) festgestellt wurde, um eine Milchzufluß-Beendigungszeit zu berechnen;

- Zugabe eines Gerinnungsmaterials zur Milch;

- Messen der resultierenden Temperaturen oder elektrischen Widerstände der elektrischen Leiter in Relation zu der verstrichenen Zeit, um den Beginn der Gerinnung (E) festzustellen;

- Messen einer vom Beginn der Gerinnung (E) verstrichenen Zeit auf der Basis einer Temperatur oder elektrischer Widerstandsänderung der elektrischen Leiter und

- Vergleichen der verstrichenen Zeit mit einer vorbestimmten Gerinnungsverlaufszeit, die vom Beginn der Gerinnung bis zum Bruchschneiden reicht, um so automatisch ein Bruchschneide-Timing zu beurteilen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:

- Umrühren der Bruchkörner zum Erwärmen nach dem Bruchschneiden;

- Beginnen mit dem Ablassen der Molke;

- Feststellen eines von dem Molkeablassen herrührenden Flüssigkeitsstandes bei einem Temperaturanstieg (H') an der höheren Sensoreinheit (4), und einem Temperaturanstieg bei der tieferen Sensoreinheit, um die Beendigung der Molkeablaßzeit festzustellen;

- Beendigung der Käsebruchherstellung.