Сортувальна установка

Реферат: Описується установка і спосіб сортування частинок за класами якості. Установка містить вимірювальний пристрій (400) для визначення принаймні однієї аналітичної властивості згаданих частинок. Транспортувальний пристрій (300) транспортує частинки повз вимірювальний пристрій. Сортувальний пристрій (500) функціонально з'єднаний з вимірювальним пристроєм і сортує частинки за принаймні двома класами якості на основі аналітичної властивості. Для досягання швидкого і надійного транспортування, транспортувальний пристрій має транспортувальну поверхню (310), сконфігуровану для переміщення в напрямі транспортування. Транспортувальна поверхня має певну кількість отворів. Транспортувальний пристрій додатково містить насос (130) для створення перепаду тиску в цих отворах, для вимушення частинок, які подаються до транспортувального пристрою, засмоктуватися в отвори і транспортуватися на транспортувальній поверхні повз вимірювальний пристрій до сортувального пристрою. В переважних варіантах виконання транспортувальна поверхня втілюється нескінченною конвеєрною стрічкою або транспортувальним барабаном. UA 109704 C2 (12) UA 109704 C2 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ТЕХНІЧНА ГАЛУЗЬ Представлений винахід стосується установки і способу неінвазивного і недеструктивного аналізу в реальному часі і сортування частинок із змішаними аналітичними властивостями, таких як насіння, зерно злакових культур, зерно інших культур, боби, гранули, пілюлі, пластикові частинки, мінеральні частинки або будь-який інший гранульований матеріал згідно з двома або більшою кількістю класів якості. Клас якості містить частинки з подібними аналітичними властивостями, які можуть включати фізичні властивості, хімічні властивості, біохімічні властивості або ступінь забруднення забруднюючими агентами або інфекційними агентами. Частинки можуть мати сільськогосподарське походження, як у випадку насіння, зерна злакових культур і зерна інших культур, або будь-яке інше походження. ПОПЕРЕДНІЙ РІВЕНЬ ТЕХНІКИ В попередньому рівні техніки було запропоновано багато систем для сортування гранульованого матеріалу згідно з різними критеріями, такими як розмір, форма, колір, присутність або відсутність певних матеріалів або органічні властивості, такі як вологість, густина або вміст білку. Для цього, відоме транспортування частинок повз вимірювальний пристрій, який формує зображення частинок і/або визначає спектральні властивості частинок в інфрачервоній області, видимих або ультрафіолетових областях електромагнітного спектру. Були запропоновані різні засоби для транспортування частинок повз вимірювальний пристрій. Зокрема, було запропоновано різновид засобів, у яких частинки ковзають вниз по похилому жолобу або транспортуються конвеєрною стрічкою до ділянки вимірювання, яка проходиться частинками у їх вільному падінні. Частинки сортуються шляхом подачі відібраних частинок в окремий контейнер повітряним струменем із сопла для стисненого повітря. Приклади включають документи US6078018, US6013887 і US4699273. У таких засобах процес маніпулювання частинками під час сортування не контролюється і, тому, важко належно синхронізувати етап вимірювання і етап сортування, що може змушувати частинки, які повинні подаватися в інше місце, не захоплюватися повітряним струменем або може змушувати подавати в інше місце непотрібні частинки. Подальший недолік таких засобів полягає в тому, що орієнтація і точна траєкторія руху частинок під час етапу вимірювання є невизначеною. Окрім того, такі пристрої забезпечують тільки дуже обмежену гнучкість стосовно умов вимірювання; тільки у вигляді прикладу після вибору певного пристрою цей пристрій буде визначати швидкість частинок, які проходять крізь ділянку вимірювання і, тому, максимальний час інтегрування детектора. Це невигідно, коли аналітична властивість, яка повинна визначатися, повинна мінятися, оскільки різні аналітичні властивості можуть вимагати різні часи інтегрування детектора. Інший недолік полягає в тому, що такі засоби сортують частинки головним чином тільки згідно з двома класами якості і модифікації для сортування згідно з більше ніж двома класами якості важко втілити або навіть неможливо. Документ US7417203 описує сортувальний пристрій, у якому частинки подаються повз ділянку вимірювання на внутрішній стороні обертового барабана, який має на своїй внутрішній стороні велику кількість карманів. Барабан обертається з такою швидкістю, що частинки будуть утримуватися головним чином в карманах відцентровими силами. Кармани мають отвори. Детектор визначає властивість частинок за допомогою цих отворів і частинки сортуються в різні контейнери повітряними імпульсами. Недолік такого пристрою полягає в тому, що діапазон можливих швидкостей обертання (кутових швидкостей) обертового барабану дуже обмежений. Якщо швидкість обертання є занадто малою, то під час процесу вимірювання і сортування частинки можуть належним чином не утримуватися у своїх карманах. З іншого боку, якщо швидкість обертання є занадто великою, то існує ризик переповнення карманів декількома частинками. Документ US5956413 описує установку для одночасної оцінки певної кількості зерен злакової культури за допомогою надання відеозображення. Зерна подаються повз відеокамеру за допомогою вібраційної конвеєрної стрічки, яка має певну кількість поперечних канавок. Зерна злакової культури розподіляються в ці канавки за допомогою другої конвеєрної стрічки. Для видалення зерен з різних канавок, пропонується покривати канавки першої стрічки третьою стрічкою, яка має подібні канавки, які розташовані у відповідності з канавками першої стрічки, для формування між двома стрічками циліндричних каналів. Джерело стисненого повітря використовується для вдування зерен з вибраних каналів в окремий контейнер. Недоліком цього засобу є те, що усі зерна у вибраному каналі вдуваються в один і той же контейнер, тобто, неможливий індивідуальний відбір окремих зерен. Документ WO 2006/054154 описує різні варіанти виконання установки для сортування неорганічних мінеральних частинок, використовуючи відбивну спектроскопію. В одному варіанті виконання частинки подаються на конвеєр з поздовжніми канавками і транспортуються повз 1 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відбивний спектрометр. На основі спектральної інформації, одержаної від спектрометра, мінеральні частинки класифікуються і окремо ідентифіковані частинки можуть підбиратися з конвеєрної стрічки єдиним пневматичним мініциклоном. Завдяки присутності тільки єдиного засобу для підбирання окремих частинок з стрічки установка придатна тільки для підбирання відносно малої кількості частинок, які представляють інтерес, з великого зразка частинок; однак, така установка не підходить для сортування частинок малих розмірів згідно з різними класами якості. Відомо, що з посівних машин за допомогою барабана, який має отвори, у яких створюється підсмоктування для надання можливості підбирання насіння барабаном завдяки дії вакууму, розкидають окремі насінини. Приклади таких машин наводяться в документах US4026437, DE 101 40 773, EP0598636, US5501366 і EP1704762. У цих машинах насіння підбирається барабаном із захоплюваного контейнера або бункера і транспортується на зовнішній поверхні барабана по всьому шляху, доки воно не вивільниться з поверхні на ділянці вивільнення, звідки воно кидається в ґрунт. Вивільнення здійснюється шляхом припинення дії вакууму за допомогою пасивного механічного засобу всередині барабану, можливо в комбінації з скребком на зовнішній стороні барабана. Ці пристрої функціонують тільки як позиціонувальні механізми і зовсім не виконується аналіз або сортування. Вони зазвичай встановлюються на сільськогосподарських машинах, таких як сільськогосподарські трактори, які працюють при малій швидкості для надання можливості належного розподілу насіння по поверхні ґрунту. Робота Martin et al., Development of a single kernel wheat characterizing system, Transactions of the ASAE, Vol. 36, pp. 1399-1404 (1993) описує спосіб подачі зернин одна за іншою до наступного класифікуючого пристрою за допомогою обертового барабана. Барабан має внутрішню гвинтову канавку, яка транспортує зернину до U-подібної канавки на одному кінці барабана. U-подібна канавка має шість підбиральних отворів для утримування зерен на внутрішній стороні цієї канавки завдяки дії вакууму. Зерна, утримувані у цей спосіб, транспортуються до перехоплювальної канавки, де вони вивільняються і падають в класифікуючий пристрій. Барабан обертається з малою швидкістю, що становить 30 об/хв. Швидкість транспортування складає приблизно 2 зернини в секунду. Сортування не здійснюється. Механічна конструкція перешкоджає системі набувати вищих швидкостей і, тому, вона непридатна для швидкого сортування. КОРОТКИЙ ОПИС ВИНАХОДУ Задачею представленого винаходу є надання сортувальної установки, яка дозволяє швидке і достовірне сортування окремих частинок з подібними аналітичними властивостями згідно з класами якості, яка може легко модифікуватися для надання можливості сортування згідно з більше ніж двома класами якості і яка пропонує більшу гнучкість у виборі здатності пропускання частинок і параметрів вимірювання. Ця задача вирішується установкою згідно з п. 1 формули винаходу. Представлений винахід додатково стосується способу сортування згідно з п. 21 формули винаходу. Подальші варіанти виконання винаходу викладені в залежних пунктах формули винаходу. Винахід надає установку для сортування частинок згідно з класами якості, яка містить вимірювальний пристрій для визначення принаймні однієї аналітичної властивості згаданих частинок; транспортувальний пристрій для транспортування частинок повз вимірювальний пристрій; і сортувальний пристрій, безпосередньо з‘єднаний із згаданим вимірювальним пристроєм для сортування частинок згідно з принаймні двома класами якості на основі згаданої аналітичної властивості. Для досягання ефективного, швидкого і визначеного транспортування частинок повз вимірювальний пристрій, транспортувальний пристрій має транспортувальну поверхню, сконфігуровану для переміщення в напрямі транспортування, при цьому транспортувальна поверхня має певну кількість отворів. Транспортувальний пристрій додатково містить насос для створення різниці тиску у згаданих отворах принаймні на вибраній ділянці транспортувальної поверхні для змушення частинок, які подаються у згаданий транспортувальний пристрій, засмоктуватися у згадані отвори і транспортуватися на згаданій транспортувальній поверхні вздовж напряму транспортування повз вимірювальний пристрій до сортувального пристрою. Частинки будуть, таким чином, транспортуватися на першій стороні транспортувальної поверхні у визначених місцях, сформованих отворами, причому розмір цих отворів головним чином менший за найменший розмір частинок для уникнення проходження крізь них частинок. Насос переважно є всмоктувальним насосом, який створює вакуумний тиск, нижчий навколишнього тиску, у просторі, обмеженому протилежною (другою) стороною 2 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 транспортувальної поверхні для всмоктування частинок дією вакууму. Однак, також можна створювати насосом надмірний тиск в просторі, обмеженому першою стороною, для формування повітряного струменя, який проходить крізь отвори від першої сторони до другої сторони транспортувальної поверхні, що еквівалентним чином буде створювати підсмоктування так ніби на другій стороні був створений вакуум. Вимірювальний пристрій може містити один або більшу кількість спектрометрів, відеоспектрометрів, фотокамер, мас-спектрометрів, перестроюваних акустичних фільтрів і так далі для аналізу частинок, таких як зерна злакових культур, боби або насіння, стосовно їх аналітичних властивостей. Представлена установка може мати змогу одночасно оцінювати одну або декілька аналітичних властивостей шляхом визначення спектральних властивостей (тобто, залежність певних оптичних властивостей, таких як коефіцієнт відбиття або коефіцієнт пропускання при певній довжині хвилі) досліджуваних частинок. Типи частинок, які можна сортувати такою установкою і способом, включають без обмеження, сільськогосподарські частинки, такі як зерна, боби, насіння або зерна злакових культур, таких як пшениця, ячмінь, овес, рис, кукурудза або сорго, соєві боби, боби какао і зерна кави і багато інших. Типи аналітичних властивостей, які можуть оцінюватися, є, без обмеження, хімічними або біохімічними властивостями, степеню забруднення забруднюючими агентами і/або інфекційними агентами, і/або іншими патогенними агентами, і/або геометричними і сенсоріальними властивостями, такими як розмір, форма і колір. Зокрема, біохімічні властивості повинні означати властивості, які відображають структуру, склад і хімічні реакції речовин в живих організмах. Біохімічні властивості включають, без обмеження, вміст білка, вміст олії, вміст цукру і/або вміст амінокислот, вміст вологи, вміст полісахариду, зокрема, вміст крохмалю або вміст клейковини, вміст жиру або олії, або вміст у спеціальних біохімічних або хімічних маркерах, наприклад, маркерах хімічного розщеплення, оскільки вони головним чином відомі в рівні техніки. Забруднюючі або інфекційні агенти включають шкідливі хімічні сполуки і мікроорганізми, які можуть спричиняти у споживача захворювання і включають, без обмеження, фунгіциди, гербіциди, інсектициди, патогенні агенти, бактерії і грибки. В першому переважному варіанті виконання транспортувальний пристрій містить нескінчену транспортувальну стрічку (конвеєрну стрічку), яка формує згадану рухому поверхню, при цьому стрічка має отвори. Транспортувальний пристрій потім переважно додатково містить контейнер, який відкритий на дні, яке закривається згаданою транспортувальною стрічкою, при цьому контейнер з‘єднаний з насосом для створення в собі вакууму. У цей спосіб вакуум може дуже простим способом створюватися у визначеній ділянці транспортувальної стрічки. Контейнер може вміщувати принаймні частину згаданого вимірювального пристрою і/або згаданого сортувального пристрою. У вигляді прикладу, контейнер може вміщувати одне або більшу кількість джерел енергії, таких як джерела світла або джерела звуку, для аналізу частинок, один або більшу кількість детекторів для приймання енергії, переданої крізь і/або відбитої або розсіяної з частинок, і/або один або більшу кількість приводів, таких як пневматичні ежекторні сопла для вибіркового викидання частинок з отворів у визначених місцях. В іншому переважному варіанті виконання транспортувальний пристрій містить здатний до обертання транспортувальний барабан або колесо, яке має периферійну поверхню або сформовану поверхню, яка формує згадану рухому поверхню. Барабан потім переважно з‘єднується з насосом для створення вакууму у своїй внутрішній частині. Зокрема, насос може з‘єднуватися з внутрішньою частиною барабана за допомогою порожньої центральної осі барабана. Принаймні частина згаданого вимірювального пристрою і/або згаданого сортувального пристрою може поміщатися всередину згаданого барабана. В усіх варіантах виконання бажано, щоб отвори розташовувались в певній кількості паралельних рядів, які проходять в напрямі транспортування. У цей спосіб, можна одночасно переміщати в певних місцях певну кількість частинок повз згаданий вимірювальний пристрій. Бічна відстань між рядами переважно дещо більша за (середній) найбільший розмір частинок для уникнення налягання частинок. Отвори сусідніх рядів можуть знаходитися в однаковому положенні вздовж напряму транспортування так, що вони формують прямокутну решітку на транспортувальній поверхні або вони можуть знаходитися в різних положеннях вздовж напряму транспортування так, що вони формують похилу решітку або навіть неоднорідну структуру. Установка може доповнюватися подавальним пристроєм для приймання маси згаданих частинок, для відокремлення згаданих частинок і для подачі згаданих відокремлених частинок до згаданого транспортувального пристрою. В переважному варіанті виконання подавальний пристрій містить нескінченну подавальну стрічку, сконфігуровану для приймання згаданих частинок від деякого зберігального пристрою, такого як бункер, можливо з‘єднаного з відокремлювальним пристроєм, таким як вібраційна платформа, і для транспортування 3 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 згаданих частинок в напрямі транспортування до згаданої транспортувальної поверхні для надання можливості згаданим частинкам всмоктуватися в отвори транспортувальної поверхні. Подавальна стрічка переважно переміщається в напрямі транспортування зі швидкістю, яка нижча, проте близька до швидкості руху транспортувальної поверхні, яка переважно становить 50%-100%, зокрема 70%-90% швидкості транспортувальної поверхні, для оптимізації всмоктування і для мінімізації прискорення частинок в напрямі транспортування, коли частинки всмоктуються до транспортувальної поверхні. Це дозволяє транспортувальній поверхні переміщатися з вищою швидкістю ніж за відсутності подавальної стрічки. Подавальна стрічка може мати зовнішню поверхню з певною кількістю паралельних канавок, які проходять в напрямі транспортування, при цьому бічна відстань між канавками відповідає бічній відстані між отворами транспортувальної поверхні для кращого позиціювання частинок під отворами. Подавальна стрічка може, в деяких варіантах виконання, також мати отвори подібним чином до транспортувальної поверхні з прикладанням також до подавальної стрічки різниці тиску. Потім бажано, щоб різниця тиску, прикладена до подавальної стрічки, була рівною нулю або була набагато меншою за різницю тиску, прикладену до транспортувальної поверхні на такій ділянці, де подавальна стрічка перехрещується з транспортувальною поверхнею для всмоктування частинок з подавальної стрічки на транспортувальну поверхню. Рециркуляційний трубопровід може передбачатися для транспортування частинок, які не були засмоктані на згадану транспортувальну поверхню, назад до згаданого подавального пристрою. Рециркуляційний трубопровід може з‘єднуватися з тим же насосом, який також створює на транспортувальній поверхні перепад тиску. В переважних варіантах виконання аналіз частинок здійснюється оптичними засобами і згаданий вимірювальний пристрій містить принаймні одне джерело світла і принаймні один детектор світла. Термін "світло" означає охоплення усіх видів електромагнітного випромінювання від інфрачервоної області (IR) до крайньої ультрафіолетової області (UV) або навіть області рентгенівського випромінювання електромагнітного спектру. Джерело світла і детектор світла можуть встановлюватися на різних сторонах транспортувальної поверхні для освітлення крізь згадані отвори, а детектор світла може потім встановлюватися для приймання світла, яке пройшло крізь частинки, які проходять повз вимірювальний пристрій на згаданій транспортувальній поверхні. В інших варіантах виконання джерело світла і детектор світла можуть встановлюватися на одній і тій же стороні транспортувальної поверхні (переважно на такій стороні, на якій транспортуються частинки), при цьому детектор світла встановлений для приймання світла, відбитого від частинок, які проходять повз вимірювальний пристрій на згаданій транспортувальній поверхні. Для збільшення пропускної здатності установки, вимірювальний пристрій може містити певну кількість детекторів світла, встановлених вздовж поперечного напряму, який проходить упоперек до напряму транспортування, для надання можливості одночасних визначень в різних місцях в поперечному напрямі аналітичних властивостей частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій. Детектор світла може містити принаймні один спектрометр, сконфігурований для реєстрації спектрів світла, одержаних від частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій. Ці спектри можуть потім аналізуватися для одержання з них аналітичних властивостей. В деяких варіантах виконання детектор світла може містити відеоспектрометр, сконфігурований для реєстрації в різних місцях в поперечному напрямі просторово розділених спектрів частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій. У цей спосіб можуть аналізуватися не тільки спектральні властивості цих частинок, а й також можуть одержуватися геометричні властивості, такі які розмір або форма. В інших варіантах виконання детектор світла може містити відеокамеру, зокрема камеру з рядковою розгорткою або відеокамеру, яка має датчик двовимірного зображення. Це дозволяє аналізувати розмір і/або форму незалежно від інших властивостей. Сортування може здійснюватися різновидом різних способів, включаючи сортування пневматичними, п‘єзоелектричними, механічними та іншими типами сортувальників. Наприклад, сортувальний пристрій може містити принаймні одне пневматичне ежекторне сопло, функціонально з‘єднане із згаданим вимірювальним пристроєм для формування повітряного струменя для вибіркового здування частинок, які переміщаються повз згадане ежекторне сопло, з транспортувальної поверхні. Ежекторне сопло потім переважно розташовується на такій стороні транспортувальної поверхні, яка протилежна до сторони, на якій транспортуються частинки, для формування повітряного струменя, який проходить крізь згадані отвори. Це дозволяє дуже чітку ежекцію вибраних окремих частинок. У способі сортування частинок згідно з класами якості згідно з представленим винаходом: транспортують частинки повз вимірювальний пристрій; згаданим вимірювальним пристроєм визначають принаймні одну аналітичну властивість 4 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 згаданих частинок; і сортують частинки згідно з принаймні двома класами якості на основі згаданої аналітичної властивості. Згідно з винаходом частинки транспортуються транспортувальною поверхнею, яка рухається в напрямі транспортування, при цьому транспортувальна поверхня має певну кількість отворів, а частинки, які подаються до згаданого транспортувального пристрою, засмоктуються до згаданих отворів і транспортуються на згаданій транспортувальній поверхні вздовж напряму транспортування повз вимірювальний пристрій. Аналітична властивість може визначатися одним або більшою кількістю оптичних вимірювань (включаючи вимірювання характеристик рентгенівського випромінювання), акустичних вимірювань і мас-спкетроскопічних вимірювань. Якщо вимірювання є оптичним, то частинки можуть освітлюватися з однієї сторони транспортувальної поверхні, а світло, яке проходить крізь згадані отвори, можепотім виявлятися на протилежній стороні транспортувальної поверхні. Альтернативно, частинки можуть освітлюватися з однієї сторони транспортувальної поверхні, а світло, відбите або розсіяне від частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій на згаданій транспортувальній поверхні, може потім виявлятися на тій же стороні транспортувальної поверхні. Як пояснювалося вище, аналітичні властивості певної кількості частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій, можуть визначатися одночасно. Як пояснювалося вище, етап визначення принаймні однієї аналітичної властивості може включати реєстрацію спектрів світла, прийнятого від частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій, зокрема, просторово розділених спектрів світла, прийнятого одночасно від певної кількості частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій. Етап сортування може включати формування повітряного струменя для вибіркового здування частинок з транспортувальної поверхні, де згаданий повітряний струмінь переважно проходить крізь згадані отвори для здування частинок з транспортувальної поверхні. Як пояснювалося вище, частинки, які не були засмоктані на транспортувальну поверхню, можуть рециркулюватися із згаданої транспортувальної поверхні назад до подавального пристрою. КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ Переважні варіанти виконання винаходу описуються далі з посиланням на креслення, які передбачені для ілюстрації представлених переважних варіантів виконання винаходу, а не для обмеження його. На кресленнях, Фіг. 1 зображає сортувальну установку згідно з першим варіантом виконання представленого винаходу; Фіг. 2 зображає сортувальну установку з Фіг. 1 зліва у частково відкритому стані; Фіг. 3 зображає сортувальну установку з Фіг. 1 справа у частково відкритому стані; Фіг. 4 зображає вид сортувальної установки з Фіг. 1 у розібраному стані, у якому деякі компоненти були видалені для кращої видимості; Фіг. 5 зображає схематичну ілюстрацію дії вакууму на конвеєрній стрічці в установці з Фіг. 1; Фіг. 6 зображає схематичну ілюстрацію засмоктування частинок до отворів конвеєрної стрічки в установці з Фіг. 1; Фіг. 7 зображає схематичну ілюстрацію вивільнення вибраних частинок з конвеєрної стрічки в установці з Фіг. 1; Фіг. 8 зображає схематичну ілюстрацію першого ілюстративного розташування джерела світла і детектора для вимірювання в режимі відбиття світла; Фіг. 9 зображає схематичну ілюстрацію другого ілюстративного розташування джерела світла і детектора для вимірювання в режимі відбиття світла; Фіг. 10 зображає схематичну ілюстрацію багатьох вимірювань багатьма волокнами в режимі відбиття світла; Фіг. 11 зображає схему розташування джерела світла і детектора для вимірювань в режимі пропускання світла; Фіг. 12 зображає схему двох різних можливих розташувань освітлювальних і детекторних волокон в схемі для вимірювань в режимі пропускання світла; Фіг. 13 зображає схему розташування багатьох допоміжних блоків для багатьох вимірів в режимі пропускання світла; Фіг. 14 зображає схему альтернативного розташування багатьох допоміжних блоків для багатьох вимірювань в режимі пропускання світла, використовуючи оптичне волокно з багатьма розгалуженнями; Фіг. 15 зображає схему, яка показує принцип роботи відеоспектрометра; Фіг. 16 зображає схему, яка показує використання відеоспектрометра з багатьма волокнами; Фіг. 17 зображає схему, яка показує одночасне виявлення множини частинок за допомогою 5 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відеоспектрометра; Фіг. 18 зображає сортувальну установку згідно з другим варіантом виконання представленого винаходу; Фіг. 19 зображає діаграму, яка показує розподіл вмісту білка, визначеного установкою з Фіг. 1; Фіг. 20 зображає діаграму, яка показує зміну вмісту білка з часом; Фіг. 21 зображає діаграму, яка показує розподіл вмісту крохмалю, визначений установкою з Фіг. 1; і Фіг. 22 зображає схему, яка показує переважну орієнтацію, прийняту насінням під час транспортування на транспортувальній поверхні. ОПИС ПЕРЕВАЖНИХ ВАРІАНТІВ ВИКОНАННЯ Перший Варіант Виконання Сортувальна установка згідно з першим варіантом виконання представленого винаходу зображена на Фіг. 1-4. Установка містить подавальний блок 100, прискорювальний блок 200, транспортувальний блок 300, вимірювальний блок 400 і сортувальний блок 500. Ці блоки керуються спільним керувальним блоком (не зображений). Подавальний блок 100 містить бункер 110, встановлений на вібраційну платформу, при цьому бункер функціонує як резервуар і як розподільний блок. Бункер заповнюється частинками, а вібраційна платформа, яка приводиться в дію або вручну або автоматично, настроюється так, що кількість частинок, які надходять до бункера, приблизно відповідає кількості частинок, які залишають бункер для аналізу і сортування у визначеному часовому інтервалі. Частинки вивільняються з подавального блоку 100 у прискорювальний блок 200. Прискорювальний блок 200 містить першу конвеєрну стрічку 210, яка спрямовується роликами 211, які мають осі 212, утримувані підшипниками 213, і які приводяться в рух двигуном 220 за допомогою привідних пасів 221, 222. Конвеєрна стрічка 210 має на своїй зовнішній поверхні певну кількість поздовжніх канавок, які зображені більш детально на Фіг. 6. У представленому прикладі ці канавки сформовані поздовжніми ребрами 214, бічна відстань між якими визначає їх ширину і приблизно відповідає бічним розмірам частинок, які аналізуються і сортуються. Конвеєрна стрічка 210 розташована під випускним отвором подавального блоку 100. Він функціонує для приймання частинок від подавального блоку 100 для орієнтації відокремлених частинок одна за іншою в певній кількості рядів і для прискорення частинок в напрямі транспортування до транспортувального блоку 300. Транспортувальний блок 300 містить другу конвеєрну стрічку 310, яка має декілька паралельних поздовжніх рядів отворів (наскрізних отворів) 314, які зображені більш детально на Фігурах 5-7. Транспортувальний блок 300 додатково містить вакуумний контейнер 320, який відкритий в напрямі до свого дна; на своєму дні вакуумний контейнер 320 закритий конвеєрною стрічкою 310. Контейнер 320 з‘єднаний з повітряним насосом 130 за допомогою вакуумної трубки 140 (дивіться Фіг. 3) для створення зниженого тиску по відношенню до тиску навколишнього всередині контейнера 320. Коли повітряний насос 130 приводиться в дію, конвеєрна стрічка 310 додатково засмоктується і притискається до нижньої торцевої стінки вакуумного контейнера 320 вакуумною силою Fv, таким чином створюючи покращену герметизацію для уникнення втрат повітря. Це зображено схематично на Фіг. 5. Повітря тепер засмоктується у вакуумний контейнер 320 тільки крізь отвори 314 на такій ділянці конвеєрної стрічки 310, яка закриває дно вакуумного контейнера. Таким чином, підсмоктування здійснюється у цих отворах, яке достатньо для засмоктування і утримування частинок, присутніх поблизу отворів 314. Бічні сторони транспортувального блоку 300 покриваються бічними кришками 301, які були видалені для надання можливості огляду внутрішньої сторони транспортувального блоку на Фігурах 2 і 3. На цих Фігурах також було видалено одну з бічних стінок вакуумного контейнера. Друга конвеєрна стрічка 310 розташована на певній вертикальній відстані h над першою конвеєрною стрічкою 210 і в нижньому по ходу технологічного процесу положенні вздовж напряму транспортування так, що дві стрічки тільки частково перекриваються вздовж напряму транспортування. Відстань h вибирається так, що, з одного боку, частинки мають достатньо простору для переміщення між двома стрічками і, з іншого боку, частинки з першої конвеєрної стрічки 210 засмоктуються і піднімаються до отворів другої конвеєрної стрічки 310. Вакуум всередині вакуумного контейнера 320 тепер міцно утримує окрему частинку в кожному отворі 314 на зовнішній стороні другої конвеєрної стрічки 310. Для гарантії того, що частинки не будуть перешкоджати одна іншій, проміжки між отворами 314 вибираються більшими за найдовший лінійний розмір частинок. З іншого боку, розмір проміжку повинен вибиратися якомога меншим для досягання високої швидкості 6 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 транспортування і/або вимірювання без необхідності збільшення швидкості конвеєра. Діаметр отворів 314 повинен бути меншим за найкоротший лінійний розмір частинок для уникнення можливості проходження частинок крізь них і надходження у вакуумний контейнер 320. Подібна вакуумна система може необов‘язково використовуватися також для першої конвеєрної стрічки 210 на ділянці, де друга конвеєрна стрічка приймає частинки від подавального блоку 100 для покращення відокремлення частинок. Вакуум не повинен бути активним на першій конвеєрній стрічці 210 на такій ділянці, яка перекривається другою конвеєрною стрічкою 310, для уникнення перешкоджання засмоктуванню частинок до отворів другої конвеєрної стрічки 310. Лінійна швидкість першої конвеєрної стрічки 210 повинна бути такою, щоб частинки на цій конвеєрній стрічці, прискорювалися до достатньої швидкості для надання можливості їм легко забиратися другою конвеєрною стрічкою 310. Таке попереднє прискорення частинок першою конвеєрною стрічкою 210 дозволяє використання вищої швидкості для другої конвеєрної стрічки 310 або, іншими словами, досягати вищої швидкості транспортування. Оптимальна швидкість конвеєрної стрічки 210 буде дуже близькою до швидкості другої конвеєрної стрічки 310. Фактично, якщо швидкість першої конвеєрної стрічки 210 була набагато меншою за швидкість другої конвеєрної стрічки 310, то частинки повинні були прискорюватися майже миттєво для збирання другою конвеєрною стрічкою 310, що могло б змушувати частинки випадати з другої конвеєрної стрічки 310 або збиратися з нижчим рівнем ефективності при високих швидкостях. У цей спосіб частинки збираються одна за одною транспортувальним блоком 300 і транспортуються до вимірювального блоку 400. Частинки, які залишають прискорювальний блок 200 без збирання їх транспортувальним блоком 300, падають в рециркуляційний трубопровід 120 і транспортуються насосом 130 назад в бункер 110. Вимірювальний блок 400 головним чином містить принаймні одне джерело енергії для піддання досліджуваної частинки дії електромагнітного випромінювання або звукових хвиль і принаймні один детектор, встановлений для приймання електромагнітного випромінювання або звукових хвиль від досліджуваної частинки. На Фіг. 1-4 джерело енергії тільки дуже схематично представлене кінцями лінійного масиву оптичних волокон, кожне з яких закінчується над одним поздовжнім рядом отворів конвеєрної стрічки 310, причому ці волокна разом представляють загальну систему 410 освітлення. Детектор представлений відповідним масивом оптичних волокон для приймання світла, яке пройшло крізь частинки, утримувані в цих отворах, які разом представляють загальну детекторну систему 420. В переважному варіанті виконання система освітлення освітлює частинку електромагнітним випромінюванням (головним чином назване "світлом" в подальшому описі), а детекторна система 420 виявляє випромінювання зразу ж після взаємодії його з частинкою. Для збільшення потужності виявленого сигналу, можуть використовуватися фокусувальні, відображальні або спрямовуючі системи, такі як, наприклад, лінзи, дзеркала, оптичні волокна або комбінації цих елементів, для концентрації джерела випромінювання на частинці і для уловлювання сигналу, випроміненого, відбитого, розсіяного або переданого частинкою в напрямі до детектора. Такі елементи не зображені на кресленні, оскільки вони добре відомі у відповідній галузі оптики рівня техніки. Вимірювальний блок 400 може надавати багатопараметричні виміри для оцінки деяких спеціальних ознак частинки, таких як її біохімічна композиція або інші аналітичні властивості. В переважному варіанті виконання багатопараметричне вимірювання здійснюється визначенням спектрального складу світла зразу ж після взаємодії його з досліджуваною частинкою. Керувальний блок приймає сигнали від вимірювального блоку 400 і з цих сигналів визначають клас якості, якому належить кожна з частинок, і надсилають відповідний керувальний сигнал до сортувального блоку 500. Сортувальний блок 500 містить ежекторну систему 510 з ежекторними соплами 511, з‘єднаними з пневматичними ежекторними клапанами 512, і колектор 520 з певною кількістю бункерів (один бункер на клас якості). Для простоти, увесь пневматичний трубопровід був видалений на Фігурах 1-4. Для кожного класу якості за виключенням одного існує одна група ежекторних сопел 511 з відповідними клапанами 512. Як приклад, якщо частинки необхідно сортувати згідно з трьома класами якості, то використовуються тільки дві групи ежекторних сопел 511. Ежекторні сопла 511 створюють повітряний струмінь, який проходить крізь вибрані отвори другої конвеєрної стрічки 310, який усуває засмоктувальну силу, створювану вакуумом, для вимушення будь-яких частинок, які утримуються в таких отворах, випадати з них і збиратися у бункері, який відповідає їх класу якості. Сортування згідно з третім класом якості потім здійснюється автоматично, коли частинки, все ще не здуті якимись ежекторними соплами, досягають кінця вакуумного контейнера 320, оскільки ці частинки будуть тепер випадати з 7 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 другої конвеєрної стрічки 310 через відсутність підсмоктування на цій ділянці. Тут можуть використовуватися додаткові пасивні ежекторні засоби, такі як скребок або будь-який інший засіб, який здатен механічно видаляти будь-яку решту частинок з другої конвеєрної стрічки 310. Замість ежекторних сопел 511 можуть використовуватися будь-які інші засоби для вибіркового видалення частинок з другої конвеєрної стрічки, такі як п‘єзоелектричні пристрої, магнітні пристрої, рухомі лопаті або будь-які інші засоби, які можуть активуватися і керуватися керувальним блоком. Результатом прoцесу сортування є збирання частинок в однорідні партії, починаючи з початкової гетерогенної партії. Внизу по ходу технологічного процесу від сортувального блоку необов‘язковий очисний блок може видаляти будь-який тип залишкового небажаного матеріалу з транспортувального блоку 300, такого як пил або маленькі частинки, перед збиранням інших частинок з прискорювального блоку 200. Цей очисний блок може бути пасивним або активним. Керувальний блок використовується (a) для керування переміщенням механічних частин, (b) для керування вакуумним насосом, (c) для активування ежекторних засобів, (d) для керування вимірювальним блоком для одержання даних, (e) для обробки зареєстрованих сигналів і одержання будь-якої калібрувальної інформації і (f) для відслідковування загального функціонування сортувального пристрою. Керувальний блок може містити універсальний комп‘ютер, наприклад стандартний ноутбук, який використовує спеціальне програмне забезпечення для обробки зареєстрованих сигналів і для одержання керувальних сигналів для ежекторних засобів на основі зареєстрованих сигналів. Судження стосовно детекції Будь-яке придатне джерело світла може використовуватися для забезпечення широкосмугового освітлення для діапазону довжин хвиль, розглядуваних для багатопараметричного вимірювання. Переважні джерела світла є тими, які можуть надавати світло на спектральну відповідь, використовувану для багатопараметричного вимірювання, проте, як альтернатива, можуть поєднуватися декілька джерел світла з вужчими діапазонами довжин хвиль. Приклади таких джерел світла включають, але не обмежуються, галогеновими, вольфрам-галогеновими, ксеноновими, неоновими, ртутними і світлодіодом (LED). В переважному варіанті виконання використовується вольфрам-галогенове світло, таке як джерело HL-200 від компанії Ocean Optics Inc. (Ocean Optics Inc., 830 Douglas Ave., Dunedin, FL 34698, USA), яке надає світло в діапазоні довжин хвиль 360 - 2000 нанометрів. Це джерело використовується в комбінації з оптичним волокном для спрямування світла до зразка. Реєструють багатопараметричний сигнал, який надходить від освітленої частинки. Для цього, детектор може призначатися для спектроскопічного вимірювання, тобто, вимірювання інтенсивності світла по відношенню до довжини хвилі. Фахівець у цій галузі розуміє, що може використовуватися будь-яка установка, придатна для одержання спектральної інформації від виявленого сигналу. Пряме вимірювання інтенсивності світла в спеціальному діапазоні довжин хвиль може здійснюватися шляхом об‘єднання фільтра з детектором. Приклади таких фільтрів включають, але не обмежуються, поглинальним кольоровим світлофільтром, дихроїчним дзеркалом і акустооптичним перестроюваним фільтром. Для більш складного багатопараметричного вимірювання, суцільні спектри можуть реєструватися в адаптованому спектральному діапазоні. Це може виконуватися, наприклад, єдиним детектором, наприклад фотодіодом, спареним з оптичним резонатором контрольованої товщини, що часто відоме як спектрометрія перетворення Фур‘є. Це також може виконуватися об‘єднанням детектора, який складається з декількох допоміжних блоків або пікселів, та розсіювального елемента, такого як призма або дифракційна решітка, які просторово розділяють світло з різними довжинами хвиль, які формують сигнал, на пікселях детектора, часто відомого як розсіювальний спектрограф. Окрім того, розсіювальний спектрограф може використовувати єдиний ряд пікселів для надання одного спектру, але він може також одночасно відслідковувати декілька спектрів шляхом використання об‘єднання зображень і двовимірного масиву пікселів. Остання конфігурація часто називається "відеоспектрометром". Джерело і детектор можуть розташовуватися на одній і тій же стороні або на протилежних сторонах другої конвеєрної стрічки 310. Далі, світло, прийняте від частинки вздовж напряму, який в половині простору протилежний до напряму освітлення, називається "відбитим світлом", не дивлячись на те, чи відбите воно прямим чином або є дифузійним відбиттям, наприклад завдяки флуоресценції, і так далі. Світло, прийняте від зразка у половині простору, який містить напрям освітлення, називається "прохідним світлом", не дивлячись на те, чи воно пройшло прямо чи було розсіяним. Ці визначення відбитого і прохідного світла передбачені для взяття до уваги коефіцієнта дифузійного відбиття і коефіцієнта пропускання, які можуть виявлятися під 8 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 різними кутами падіння навколо частинки. Дві розглядувані тут основні конфігурації потім можуть називатися "режимом відбиття" і "режимом пропускання". В "режимі відбиття" як джерело так і детектор розташовані на одній і тій же стороні другої конвеєрної стрічки 310 для збирання випромінювання, випущеного, розсіяного і відбитого частинкою назад відносно напряму поширення світла. В "режимі пропускання" джерело розташоване на одній стороні другої конвеєрної стрічки 310, тоді як детектор розташований на іншій стороні другої конвеєрної стрічки 310. Випромінювання, випущене, розсіяне, передане частинкою, виявляється спереду відносно напряму поширення світла. Фігури 8-17 зображають можливі розміщення джерела світла і детектора у таких конфігураціях. Фігура 8 зображає "режим відбиття", у якому світло, відбите від досліджуваної частинки K, виявляється під кутом до напряму поширення світла. Перше волокно 412, з‘єднане з джерелом світла, закінчується на кінці 413 волокна, який орієнтований в напрямі частинки K. Друге волокно 412', з‘єднане з детектором, закінчується на кінці 413' волокна, який орієнтований в напрямі частинки K, для перекриття відповідних полів зору двох волокон на частинку; друге волокно орієнтоване під ненульовим кутом відносно першого волокна. Ця конфігурація особливо гарно підходить для збирання дифузійно відбитого світла. Фігура 9 зображає схему, де для освітлення і детекції використовується єдине волокно. Волокно роздвоюється в об‘єднувачі/роздільнику 430, при цьому одна частина волокна з‘єднується з джерелом світла 411, а інша частина з‘єднується з детектором 421. В альтернативній конфігурації можуть використовуватися два окремі волокна, розташовані поруч одне з іншим, замість роздвоєного волокна. Фігура 10 зображає здійснення багатопериметричних вимірювань декількома волокнами від єдиного джерела/детекторного блоку 440. Фіг. 11 зображає "режим пропускання", у якому світло проходить від джерела світла 411 крізь частинку K і крізь отвір конвеєрної стрічки, збирається фокусувальним блоком 422 і пропускається крізь волокно 412' до детектора 412. Фіг. 12 зображає в частині (a) конфігурацію "режиму пропускання", у якій волокно для освітлення і волокно для детекції розташовані коаксіально; в частині (b) зображена альтернативна конфігурація, де ці два волокна розташовані під кутом . Остання схема особливо підходить для виявлення дифузійно розсіяного світла. Фіг. 13 показує, що таке освітлення може здійснюватися декількома незалежними джерелами світла 411, які разом формують систему освітлення 410, а детекція може здійснюватися декількома незалежними детекторами 421, які разом формують детекторну систему 420. Як зображено на Фіг. 14, в альтернативній конфігурації єдине джерело світла 411 може освітлювати певну кількість частинок K за допомогою пучка волокон або за допомогою роздільника 430 для формування певної кількості допоміжних джерел світла 414. Альтернативно, може формуватися ділянка безперервного освітлення, яка покриває ділянку, де виявляються частинки. Фігури 15-17 зображають використання відеоспектрометра 450. Відеоспектрометр 450 має вхідну щілину 451, двовимірний масив 453 світлочутливих пікселів і оптичний блок 452, який містить комбінацію розсіювального елемента і відображальної системи. Спектральний склад світла, яке надходить в щілину, реєструється вздовж одного напряму масиву (представленого довжиною хвилі ), тоді як інший напрям відповідає зображенню вхідної щілини. За допомогою такої схеми багатоточкові спектральні вимірювання можуть виконуватися шляхом надання єдиного спектрального детектора для кожної точки, яка представляє інтерес, або для багатоточкового спектрального вимірювання єдиним спектроскопічним пристроєм може використовуватися відеоспектрометр. Відеоспектрометр може також використовуватися для збирання просторової інформації на частинках, яка в поєднанні із зареєстрованою спектральною інформацією дозволяє збирання результатів вимірювань в декількох точках для кожної частинки. Багатоточкові вимірювання можуть виконуватися відеоспектрометром, спареним із збиральним пучком волокон (Фіг. 16). Волокна 412' для збирання світла від зразка збираються в лінійний пучок і розташовуються у вхідній щілині відеоспектрометра. Кожне волокно відображається на двовимірному детекторі у відмітному місці вздовж одного напряму. Інший напрям використовується для реєстрації світлового спектру. Тому, відеоспектрометр надає вимірювання спектрального складу світла, який відповідає виходу кожного волокна. Відеовимірювання може виконуватися відеоспектрометром, спарованим із зовнішньою оптичною відеосистемою (Фіг. 17). Ця оптична відеосистема 454 надає об‘єднання зображень між вхідною щілиною відеоспектрометра і лінією виявлення на поверхні блоку для відбору 9 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зразків. Частинки, які подаються блоком для відбору зразків, рухаються в перпендикулярному напрямі відносно цієї лінії виявлення. Коли частинки проходять крізь лінію виявлення, то відеоспектрометр формує послідовність спектральних зображень. Ця технологія, зазвичай відома як зображення з рядковою розгорткою, дозволяє відтворення спектрального зображення частинки, тобто, морфологічне зображення частинок відносно їх спектрального вмісту. Не зважаючи на використовуваний тип освітлення і детекції, величини, зареєстровані детектором, використовуються керувальним блоком для одержання принаймні однієї аналітичної властивості для кожної частинки. Керувальний блок використовує визначені властивості для прийняття рішення, якому класу якості належить кожна частинка. Другий Варіант Виконання Другий варіант виконання представленого винаходу зображений на Фіг. 18. Подібні компоненти як і в першому варіанті виконання мають однакові позиційні позначення і повторно не описуються. В другому варіанті виконання барабан 330, яке має перфоровану поверхню, використовується замість другої конвеєрної стрічки 310. Подача здійснюється вібраційною платформою 230 замість першої конвеєрної стрічки 210; однак, рівноцінно можна використовувати барабан 330 разом з першою конвеєрною стрічкою 210 або використовувати другу конвеєрну стрічку 310 разом з вібраційною платформою 230. Обидві сторони барабана 330 загерметизовані і всередині колеса за допомогою вакуумного насосу, наприклад, як це описано в документі US 4026437, створюється вакуум. Ця конфігурація створює підсмоктування повітря крізь отвори на поверхні колеса, достатньо сильне для захоплення частинок і міцного утримування їх на місці. Частинки, розташовані в рядах і прискорені вібраційною платформою 230, досягають обертового барабана 330. Отвори на поверхні барабана 330 можуть розташовуватися в паралельних рядах, однак, можливі інші конфігурації. Через підсмоктування повітря і через малий розмір отворів за раз кожним отвором колеса вловлюється одна частинка і утримується на місці під час обертання колеса. Орієнтація частинок, як зображено на Фіг. 18, може необов‘язково відповідати реальності; частинки показані тільки схематично для ілюстрації здійснення транспортування і сортування. В деяких варіантах виконання позиціонувальні засоби (не зображені), такі як гребенеподібна пластина або повітряний потік, або інші засоби, можуть допомагати позиціонуванню зерна і уникати захоплення в кожному отворі більше ніж однієї зернини. Фіксоване внутрішнє колесо 331, встановлене концентрично всередині барабана 330, містить частини вимірювального блоку 400 (тут представлені джерелом світла) і ежекторну систему 510. Частинки сортуються у три бункери 521, 522, 523. Скребок 524 гарантує потрапляння в бункер 523 усієї решти частинок, які не досягли бункерів 521 або 522. В представленому варіанті виконання вакуум необхідно створювати тільки в просторі між зовнішнім барабаном 330 і внутрішнім барабаном 331. Однак, рівноцінно гарно можна створити вакуум у всій внутрішній частині колеса і встановити частини вимірювального і сортувального блоків всередині барабана 330 на будь-якій іншій структурі ніж внутрішній барабан 331. Хоча у представленому прикладі вісь обертання барабана 330 орієнтована горизонтально, вона може мати будь-яку орієнтацію у тривимірному просторі. Для переміщення колеса використовується відповідний двигун або будь-який інший тип механізму, який створює обертальний рух. Ті ж самі судження для вимірювального блоку, для сортувального блоку і для керувального блоку як і в першому варіанті виконання також застосовуються для другого варіанту виконання. Подальші Варіанти Виконання В подальших альтернативних варіантах виконання прискорення частинок може досягатися подавальною системою, де частинки транспортуються повітряним потоком. Фахівець у цій галузі зрозуміє, що будь-яка установка, яка може прискорювати, транспортувати і відокремлювати частинки при високих швидкостях, може використовуватися як прискорювальний блок. Приклад 1: Білок у пшениці Вміст білку є одним з головних параметрів якості, коли мають справу з пшеницею. В попередньому рівні техніки вміст білка зазвичай визначається відбором зразку об‘ємом 3-5 децилітрів і аналізом цього зразка спектроскопією в ближній інфрачервоній області (NIRS). Результатом є середній вміст білка для зерен у зразку. Значні похибки у відборі зразків можуть з‘являтися, коли додатковий зразок використовується для визначення вмісту білка всієї партії зерна. Похибки можуть зменшуватися шляхом аналізу окремих зерен і може розглядатися цінність усієї партії при подальшій обробці зерен. Було виявлено, що вміст білка в зернах пшениці значно змінюється від поля до поля, від сорту культурної рослини до сорту культурної рослини і в межах одного і того ж колоска 10 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 пшениці. В літературі дуже добре відомо, що відмінність у вмісті білка між двома зернинами може складати декілька відсотків. Три зразки об‘ємом приблизно 3 дл відбирались з 10 кг партії зерна. Кожен зразок досліджувався на аналізаторі усієї зернини попереднього рівня техніки, який працює в ближній інфрачервоній області (NIR). Результатами були вміст білка 12,3 %, 12,4 % і 13,1%. Зміна в цих результатах є наслідком розподільної гетерогенності партії зерна, означаючи, що різні частини партії зерна мають різний вміст білка. Після цього партію зерна аналізували і сортували на рівні кожної зернини пристроєм згідно з першим варіантом виконання представленого винаходу. Загальна кількість N зерен становила 186282. Визначений розподіл вмісту білка P [%] в зернинах зображений на Фігурі 19. Середня концентрація становила P = 12,6 %. Коли дослідження окремих зерен (P[%]) відображені графічно в часі (t/астр. одиниця), як на Фіг. 20, то видно, що партія зерна складається з різних груп зерен. Це може бути наслідком фізичної модифікації, наприклад сегрегації під час транспортування. Можна також формувати 10 кг партію зерна шляхом об‘єднання партій зерна різних видів, з різних полів і так далі. Зернина є гетерогенною і партія зерна має суттєву розподільну гетерогенність, означаючи, що концентрація білка відрізняється на середньому рівні в різних місцях в партії зерна. Це те, що спостерігалося при аналізі партії зерна аналізатором, який працює в ближній інфрачервоній області (NIR). Вимірювання, виконувані на допоміжних зразках, мають відповідні похибки відбору, які з‘являються з гетерогенності серед окремих зернин. Похибки відбору зразків усуваються при аналізі усіх окремих зернин. Для сортування використовували порогові значення 10,0% і 13,0% білка. Усі зернини з пороговим значенням, нижчим за 10% білка, сортували в клас 1, зернини з пороговим значенням, вищим за 10% білка, але нижчим за 13% білка, сортували в клас 2, а зернини з пороговим значенням, вищим за 13% білка, сортували в клас 3. Таблиця 1 надає розподіли зерен у трьох класах, відображених разом з середнім вмістом білка. Таблиця 1 Розподіл зерен в класі 1, 2 і 3 після сортування. Порогові величини встановлювали рівними 10% і 13% Клас 1 Клас 2 Клас 3 Середнє зерен 30 35 40 45 Вміст білка N° (кількість)зерен [%] 9,7 1218 12,0 122242 13,7 62822 значення для усіх 12,6 186282 % зерен від загальної кількості 0,7 65,6 33,7 100 Середній вміст білка є різним в кожному з трьох класів і одна третя партії зерна має дуже високий вміст білка і може використовуватися для дуже цінних продуктів. Таким чином, партії пшениці або безперервні потоки пшениці можуть аналізуватися і сортуватися на рівні окремих зерен і може візуалізуватися чітка картина гетерогенності зерен, похибки відбору зразків можуть усуватися і зернини можуть сортуватися згідно з класами з різними біохімічними властивостями, які можуть використовуватися для різних цілей, таких як одержання пасти, пшеничного пива і хліба. Приклад 2: Зараження кукурудзи комахами Зараження грибком і комахами може завдавати грошових збитків внаслідок псування сортованого зерна після збирання врожаю і ризику зниження якості зерна. Аналіз і сортування зерна на рівні окремих зернин може видаляти заражені зернини і гарантувати стабільність зберігання та якість консистенції. У цьому прикладі демонструється як партія кукурудзи може очищатися від заражених зерен, використовуючи представлений винахід. Зараження комахами і грибками у партіях кукурудзи, які зберігаються, може значно знижувати їх цінність внаслідок втрати після збирання врожаю або зниження якості. В партії зерна зараження ймовірно поширюється неоднорідно і, тому, існує великий ризик не виявлення його. Партію кукурудзи (приблизно 1кг), в якій гарантовано відсутність зараження, змішували зі 100 зернинами, в яких гарантовано зараження кукурудзяними довгоносиками. Зернини ретельно змішувалися перед подальшою обробкою. Зернини аналізували і сортували з використанням представленого винаходу на рівні окремих зерен (загалом 2866 зернин). 11 UA 109704 C2 Алгоритм класифікації класифікував зерна згідно із зараженням. Зернини, ідентифіковані як заражені, видалялися в процесі сортування. Одержувані дві фракції зерен складалися з інфікованих і неінфікованих зерен. Таблиця 2 відображає результат класифікації. Таблиця 2 Результат класифікації 2866 зерен кукурудзи згідно із зараженням комахами. було відомо, що 100 зернин були заражені, серед них 98 зернин були ідентифіковані як заражені і 2 зернини не ідентифіковані як заражені. 2766 зернин були незаражені, 89 з яких були ідентифіковані як заражені Зразок Класифікація Незаражені 2677 2 Незаражений Заражений Заражені 89 98 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Майже усі заражені зернини ідентифікуються і видаляються з партії зерна, таким чином знижуючи ймовірність псування після збору урожаю і зниження якості, результатом чого є економічні втрати. Приклад 3: Підвищення вмісту крохмалю в кукурудзі шляхом селекції Кукурудза є важливою сільськогосподарською культурою для одержання біопалива. Крохмаль може зброджуватися з одержанням етанолу, який використовується як біопаливо. Відбір насіння на основі вмісту крохмалю може покращити ефективність селекції для створення високоврожайних культурних сортів рослин. Зернина кукурудзи повинна аналізуватися в прохідному світлі для отримання достовірних результатів про загальний вміст олії. Вимірювання в прохідному світлі можуть виконуватися тільки з використанням великих часових періодів інтегрування. У цьому прикладі демонструється як даний винахід може використовуватися для визначення вмісту крохмалю в кукурудзі і відбору частини зерен для подальшої роботи. Насіння кукурудзи може використовуватися для одержання біопалива, де крохмаль зброджується з одержанням етанолу і використовується як біопаливо. Сорти кукурудзи, використовувані для одержання біопалива, є результатами довготривалих і комплексних програм селекції. Вибір насіння з високим вмістом крохмалю потенційно може покращити ефективність селекційних програм. Вміст крохмалю в зернинах може складати від приблизно 30 до 70%. Тому, аналіз індивідуально кожної зернини кукурудзи недеструктивним способом може допомогти сегрегації зерен з високим вмістом крохмалю, які є кращими для одержання біопалива. 1 кг партію зерен кукурудзи аналізували стосовно вмісту крохмалю і сортували згідно з його вмістом. Пороговою величиною була 60%. В цій заявці продуктивність не була важливою, таким чином зерна аналізували в режимі пропускання світла, який потребує довших часів інтегрування ніж в режимі відбиття світла. Представлений винахід має можливість працювати з широкими інтервалами часів інтегрування. Фігура 21 зображає розподіл зерен (кількість зернин N) в партії зерна. Розподіл вмісту крохмалю S [%] відповідає нормальному розподілу. Для подальшої роботи відбиралися зерна з вмістом крохмалю понад 60%. У цьому прикладі використовували вміст крохмалю, проте інші властивості, які безпосередньо не пов‘язані зі складом, можуть також визначатися і згідно з ними може проводитися сортування. Подальші судження Фігура 22 зображає частинки під час транспортування перфорованою конвеєрною стрічкою 310, які мають головним чином видовжену еліпсоїдальну або яйцевидну форму з довгою полярною віссю a і короткими екваторіальними осями b і c. Тут, a > b і a > c, тоді як b і c головним чином подібні по величині. Багато сільськогосподарських частинок, зокрема зерен і насіння, мають форму, яка може чітко апроксимуватися цією головним чином еліпсоїдальною формою. В експериментах було виявлено, що такі частинки головним чином набувають орієнтації в отворах 314, яка подібна до орієнтації, зображеної на Фіг. 22, тобто, довга вісь орієнтована головним чином перпендикулярно до транспортувальної поверхні. Таким чином, транспортувальний пристрій функціонує для транспортування частинок не тільки в певних місцях (визначених місцями розташування отворів 314), а й також для набуття частинками певної орієнтації. Частинки, таким чином, транспортуються повз вимірювальний пристрій в певній орієнтації, їх довга вісь перпендикулярна до транспортувальної поверхні. Це особливо вигідно, якщо розмір 12 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 або форма частинок повинні визначатися як аналітична властивість. Зокрема, аналіз даних для визначення розміру або форми частинок із зображень, зареєстрованих відеокамерою, набагато спрощується, якщо орієнтація частинок відома. В деяких варіантах виконання може використовуватися відеокамера з рядковою розгорткою, яка має датчик, який визначає ряд пікселів, який паралельний довгій осі частинок (тобто, перпендикулярний транспортувальній поверхні). Розмір частинок може потім просто визначатися шляхом підрахунку кількості пікселів, які містять інформацію про зображення від частинок. ПЕРЕЛІК ПОЗИЦІЙНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 100 Подавальний блок 101 Насіння 110 Бункер 120 Рециркуляційний трубопровід 130 Повітряний насос 140 Вакуумна труба 200 Прискорювальний блок 201 Бічна кришка 210 Стрічка 211 Ролик 212 Вісь 213 Підшипник 214 Ребро 220 Двигун 221 Привідний пас 222 Привідний пас 230 Вібраційна платформа 300 Транспортувальний блок 301 Бічна кришка 310 Стрічка 311 Ролик 312 Вісь 313 Підшипник 314 Отвір 320 Вакуумний контейнер 330 Барабан 400 Вимірювальний блок 410 Система освітлення 411 Джерело енергії 412, 412' Оптичне волокно 413, 413' Кінець волокна 420 Детекторна система 421 Детектор 422 Фокусувальний блок 430 Об‘єднувач/Роздільник 440 Джерело світла/детекторний блок 450 Відеоспектрометр 451 Вхідна щілина 452 Оптичний блок 453 двовимірний масив світлочутливих пікселів 500 Сортувальний і збиральний блок 510 Ежекторна система 511 Ежекторне сопло 520 Колектор 521, 522, 523 Бункери 524 Скребок Fv Вакуумна сила K Частинка P Вміст білка S Вміст крохмалю N Кількість t час 13 UA 109704 C2  Довжина хвилі y Бічний розмір ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Установка для сортування частинок за класами якості, яка містить вимірювальний пристрій (400) для визначення принаймні однієї аналітичної властивості згаданих частинок; транспортувальний пристрій (300) для транспортування частинок повз вимірювальний пристрій; і сортувальний пристрій (500), функціонально з'єднаний із згаданим вимірювальним пристроєм (400) для сортування частинок за принаймні двома класами якості на основі згаданої аналітичної властивості, яка відрізняється тим, що транспортувальний пристрій (300) має транспортувальну поверхню, яка сконфігурована для переміщення в напрямі транспортування і має певну кількість отворів (314), і при цьому транспортувальний пристрій додатково містить насос (130) для створення перепаду тиску у згаданих отворах для вимушення частинок, подаваних до згаданого транспортувального пристрою, засмоктуватися у згадані отвори і транспортуватися на згаданій транспортувальній поверхні вздовж напряму транспортування повз вимірювальний пристрій (400) до сортувального пристрою (500). 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що транспортувальний пристрій містить нескінченну транспортувальну стрічку (310), яка формує згадану рухому поверхню. 3. Установка за п. 2, яка відрізняється тим, що містить контейнер (320), який відкритий на своєму дні, яке закрите згаданою транспортувальною стрічкою (310), при цьому контейнер з'єднаний із згаданим насосом (130) для створення в ньому вакууму. 4. Установка за п. 3, яка відрізняється тим, що принаймні частина згаданого вимірювального пристрою (400) і/або згаданого сортувального пристрою (500) розташована всередині згаданого контейнера. 5. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що транспортувальний пристрій містить обертовий барабан (330), який має периферійну поверхню, яка формує згадану рухому поверхню. 6. Установка за п. 5, яка відрізняється тим, що барабан з'єднаний з насосом (130) для створення в ньому вакууму. 7. Установка за п. 5 або п. 6, яка відрізняється тим, що принаймні частина згаданого вимірювального пристрою (400) і/або згаданого сортувального пристрою (500) розташована всередині згаданого барабана (330). 8. Установка за будь-яким із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що отвори (314) розташовані в певній кількості паралельних рядів, які проходять в напрямі транспортування. 9. Установка за будь-яким із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що додатково містить подавальний пристрій (100, 200) для приймання маси згаданих частинок, для відокремлення згаданих частинок і для подачі згаданих відокремлених частинок до згаданого транспортувального пристрою (300). 10. Установка за п. 9, яка відрізняється тим, що згаданий подавальний пристрій (100, 200) містить нескінченну подавальну стрічку (210), сконфігуровану для приймання згаданих частинок і для транспортування згаданих частинок в напрямі транспортування до згаданої транспортувальної поверхні для надання можливості засмоктування згаданих частинок в отвори транспортувальної поверхні. 11. Установка за п. 10, яка відрізняється тим, що згадана подавальна стрічка (210) має зовнішню поверхню з певною кількістю паралельних канавок, які проходять в напрямі транспортування, при цьому бічна відстань між канавками відповідає бічній відстані між отворами (314) транспортувальної поверхні. 12. Установка за будь-яким із пп. 9-11, яка відрізняється тим, що додатково містить рециркуляційний трубопровід (120) для транспортування частинок, які не були засмоктані на згадану транспортувальну поверхню, назад до згаданого подавального пристрою (100, 200). 13. Установка за будь-яким із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що згаданий вимірювальний пристрій (400) містить принаймні одне джерело світла (411) і принаймні один детектор світла (421). 14. Установка за п. 13, яка відрізняється тим, що джерело світла (411) і детектор світла (421) розташовані на різних сторонах транспортувальної поверхні для освітлення крізь згадані отвори (314), при цьому детектор світла (421) встановлений для приймання світла, яке пройшло крізь частинки, які рухаються повз вимірювальний пристрій (400) на згаданій транспортувальній поверхні. 15. Установка за п. 13, яка відрізняється тим, що джерело світла (411) і детектор світла (412) розташовані на одній і тій же стороні транспортувальної поверхні, при цьому детектор світла 14 UA 109704 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (412) встановлений для приймання світла, відбитого від частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій (400) на згаданій транспортувальній поверхні. 16. Установка за будь-яким із пп. 13-15, яка відрізняється тим, що вимірювальний пристрій (400) містить певну кількість детекторів світла (412), розташованих вздовж поперечного напряму, який орієнтований упоперек до напряму транспортування, для надання можливості одночасних визначень аналітичних властивостей частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій (400) в різних місцях в поперечному напрямі. 17. Установка за будь-яким із пп. 13-16, яка відрізняється тим, що згаданий детектор світла (412) містить принаймні один спектрометр, сконфігурований для реєстрації спектрів світла, прийнятого від частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій. 18. Установка за будь-яким із пп. 13-17, яка відрізняється тим, що детектор світла містить відеоспектрометр (450), сконфігурований для реєстрації розділених в просторі спектрів частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій, зокрема певної кількості частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій в різних місцях в поперечному напрямі. 19. Установка за будь-яким із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що згадана принаймні одна аналітична властивість включає принаймні одну з наступних властивостей: хімічні властивості; біохімічні властивості; і/або ступінь забруднення принаймні одним забруднюючим агентом, інфекційним агентом і/або іншим патогенним агентом. 20. Установка за будь-яким із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що сортувальний пристрій містить принаймні одне пневматичне ежекторне сопло (511), функціонально з'єднане із згаданим вимірювальним пристроєм (400) для формування повітряного струменя для вибіркового здування частинок, які рухаються повз згадане ежекторне сопло (511), з транспортувальної поверхні. 21. Установка за п. 20, яка відрізняється тим, що транспортувальний пристрій сконфігурований для засмоктування частинок в отвори (314) на першій стороні згаданої транспортувальної поверхні і при цьому згадане ежекторне сопло (511) розташоване на другій протилежній стороні транспортувальної поверхні для формування повітряного струменя, який проходить крізь згадані отвори (314). 22. Спосіб сортування частинок за класами якості, у якому: транспортують частинки повз вимірювальний пристрій (400); визначають принаймні одну аналітичну властивість згаданих частинок згаданим вимірювальним пристроєм (400); і сортують частинки за принаймні двома класами якості на основі згаданої аналітичної властивості, який відрізняється тим, що частинки транспортують транспортувальною поверхнею, яка рухається в напрямі транспортування, при цьому транспортувальна поверхня має певну кількість отворів (314) і при цьому частинки, які подаються до згаданого транспортувального пристрою, засмоктують у згадані отвори (314) і транспортуються на згаданій транспортувальній поверхні вздовж напряму транспортування повз вимірювальний пристрій (400). 23. Спосіб за п. 22, який відрізняється тим, що аналітичну властивість визначають оптичним вимірюванням. 24. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що частинки освітлюють з однієї сторони транспортувальної поверхні і при цьому світло, яке пройшло крізь згадані отвори (314), виявляють на протилежній стороні транспортувальної поверхні. 25. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що частинки освітлюють з однієї сторони транспортувальної поверхні і при цьому світло, відбите від частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій на згаданій транспортувальній поверхні, виявляють на одній і тій же стороні транспортувальної поверхні. 26. Спосіб за будь-яким із пп. 22-25, який відрізняється тим, що аналітичні властивості певної кількості частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій, визначають одночасно. 27. Спосіб за будь-яким із пп. 22-26, який відрізняється тим, що етап визначення принаймні однієї аналітичної властивості включає реєстрацію спектрів світла, прийнятого від частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій (400). 28. Спосіб за будь-яким із пп. 22-27, який відрізняється тим, що етап визначення принаймні однієї аналітичної властивості включає одночасну реєстрацію просторово розділених спектрів світла, прийнятого від певної кількості частинок, які рухаються повз вимірювальний пристрій (400). 15 UA 109704 C2 5 10 29. Спосіб за будь-яким із пп. 22-28, який відрізняється тим, що згадана принаймні одна аналітична властивість включає принаймні одну з наступних властивостей: хімічні властивості; біохімічні властивості; і/або ступінь забруднення принаймні одним забруднюючим агентом, інфекційним агентом і/або іншим патогенним агентом. 30. Спосіб за будь-яким із пп. 22-29, який відрізняється тим, що етап сортування включає формування повітряного струменя для вибіркового здування частинок з транспортувальної поверхні. 31. Спосіб за п. 30, яка відрізняється тим, що згаданий повітряний струмінь проходить крізь згадані отвори для здування частинок з транспортувальної поверхні. 32. Спосіб за будь-яким із пп. 22-31, який відрізняється тим, що частинки, які не були засмоктані на транспортувальну поверхню, рециркулюють із згаданої транспортувальної поверхні назад в подавальний пристрій. 16 UA 109704 C2 17 UA 109704 C2 18 UA 109704 C2 19 UA 109704 C2 20 UA 109704 C2 21 UA 109704 C2 22 UA 109704 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 23