CN106604870B - 在气密的包装件中的指示剂的荧光的测量，所述包装件包含具有受限的可储存性的产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于非侵入地测量由塑料膜、玻璃或其他透光材料制成的透明容器中的至少一种气体的气体含量的方法，所述气体选自O₂、CO₂、胺、氮氧化物、硫化合物，其中，对于包装件内部中的气体含量敏感的传感材料通过射到其上的激励光进行激励，以用于发射荧光光线或发光光线，在与传感器相互作用的探测装置中探测所发射的荧光光线或发光光线，此后，根据在与探测装置耦合的分析处理单元中确定的气体含量对所包装的材料或所生产的材料进行拣选和可选地计数，所述方法包括如下步骤：a)可选地深拉包装件；b)将传感材料施加在用于包装件的覆盖部的内侧上或包装件的内侧上以及可选地干燥传感材料；c)将待包装的材料引入到包装件中；d)在引入来自待测量的气体的变化了的气氛的情况下以覆盖部气密地封闭包装件；e)将包装件施加到输送和拣选装置上；f)通过至少一个以与包装件隔开限定的间距地设置的激励光源激励传感材料；g)在将包装件输送到拣选装置期间，借助于与输送装置隔开限定的间距地隔开设置的探测装置非接触式地探测由传感材料与包装件内部中的气体含量相关地发射的荧光光线或发光光线的强度；h)在探测装置中所检测的测量值在分析处理单元中进行电转化或电子转化；i)可选地将压力施加到包装件上以及重新实施步骤f)至h)；j)由分析处理单元输出确认信号或拒绝信号，并且k)根据包装件中的通过分析处理单元所计算的气体含量将包装件继续引导以用于再加工或清除，以及涉及一种为此的设备。

Description

在气密的包装件中的指示剂的荧光的测量，所述包装件包含 具有受限的可储存性的产品

技术领域

本发明涉及一种用于非侵入地测量由塑料膜、玻璃或其他透光材料制成的透明包装件中的至少一种气体的气体含量的方法，所述气体选自O₂、CO₂、胺、氮氧化物、硫化合物，其中，对于包装件内部中的气体含量敏感的传感材料(Sensormaterial)通过射到其上的激励光进行激励，以用于发射荧光光线(Fluoreszenzlicht)或发光光线(Lumineszenzlicht)，在与传感器相互作用的探测装置中探测所发射的荧光光线或发光光线，此后，根据在与探测装置耦合的分析处理单元中确定的气体含量对所包装的材料或所生产的材料进行拣选和可选地计数。

背景技术

用于测量在对于激励光可穿透的容器中所包装的材料的气体含量的已知测量方法目前以不连续工作的方法参照所关心的气体的含量进行检查，所述材料包含相对于待测量的气体、例如氧气、氮氧化物、氨气等等敏感的材料或者也将这样的气体构成为分解产物。所述方法一方面是缓慢的并且另一方面可以基于单独地和分开地检验每个样品的必要性仅在所包装的材料的抽样上实施，或者整个批次以较大数量的单个产品进行共同检查。特别是在食品中和在制药领域上必需检查所述产品是否满足所要求的严格标准，并且如果发现有缺陷的产品，通常必须分拣出整个批次，因为不知道其他样品是否或者说有多少同样是有缺陷的或者说具有处于确定的极限值之上的气体含量。

由EP2256042A1已知一种具有气体浓度测量装置的包装机，其中，设置有测量装置，该测量装置具有用于借助于电磁辐射来读取在室内部中、在包装件内部中和/或在气体管道内部中设置的用于气体浓度的指示剂(Indikator)的测量头。利用这样的设备能实现测量包装件的气体含量，而不必将试样从包装件中取出。

由US2007/212789A1能获得一种可携带的测量仪器，利用所述测量仪器可以读取在包装件内部中设置的发光连接结构并且由此可以测量包装件中的氧气浓度作为温度功能。

由US54707829A能获得一种用于测量包装件内部中的气体含量的无接触的传感器。

在参照所希望的气体含量检验材料时的另一个重要准则在于，所述测量能够非侵入地实施，因为否则存在被有害物质污染的危险或者包装件在可能侵入地进行的方法之后有损坏，从而其中所包含的材料在测试之后同样又必须被丢弃。在这里也存在如下问题，即，当在包装件中包含过高含量的待检验的气体时，不是仅必须丢弃所检验的包装件，而是必须丢弃整个批次，因为全部样品的检验在经济上看来不可能。

包装件中所包含的“材料”的在这里所使用的概念在这里不限制于包装件的内容物的所确定的聚集状态，而包括固态的、半固态的和液体的材料以及在液体中所溶解的气体、特别是以溶解方式具有待测量的气体的液体。此外，材料的概念不限制于食品或药品，而也可以包括分析物或例如保存液和/或清洁液。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种非侵入的测量方法以及一种为此的设备，利用所述方法或所述设备实现：连续地检验在塑料膜、玻璃或其他透光材料中所包装的同类的全部材料并且有针对性地分拣出有缺陷的产品或具有过高含量的待检验的气体的产品，而不必丢弃整个批次并且在检验时不损坏包装件或所包装的产品。

为了解决该任务，按照本发明的方法的主要特征在于，实施如下步骤：

a)可选地深拉包装件，

b)将传感材料施加在用于包装件的覆盖部的内侧上或包装件的内侧上以及可选地干燥传感材料，

c)将待包装的材料引入到包装件中，

d)在引入来自待测量的气体的变化了的气氛的情况下以覆盖部气密地封闭包装件，

e)将包装件施加到输送和拣选装置上，

f)通过至少一个以与包装件隔开限定的间距地设置的激励光源激励传感材料，

g)在将包装件输送到拣选装置期间，借助于与输送装置隔开限定的间距地隔开设置的探测装置非接触式地探测由传感材料与包装件内部中的气体含量相关地发射的荧光光线或发光光线的强度，

h)在探测装置中所检测的测量值在分析处理单元中进行电转化或电子转化，

i)将压力施加到包装件上，

j)以及重新实施步骤f)至h)，

k)由分析处理单元输出确认信号或拒绝信号，并且

l)根据包装件中的通过分析处理单元所计算的气体含量将包装件继续引导以用于再加工或清除。

通过如此进行按照本发明的方法使得将传感材料施加在用于包装件的覆盖部的内侧上并且如果需要对所述传感材料进行干燥的方式，实现：提供与包装件中所包含的、待检验的材料直接接触的传感器即传感材料，所述传感器在包装件的气密封闭之后直接在输送和拣选装置上借助于激励和探测单元激励以用于发射荧光光线或发光光线并且可以读取所发射的荧光光线或发光光线。所述激励和探测单元在这里在同一个仪器部件中设置地具有至少一个激励光源，所述激励光源与包装件内部中的气体含量相关地激励传感材料，以用于发射荧光光线或发光光线，以及具有与所述至少一个激励光源设置在一个共同的支架上的探测装置，所述探测装置以与输送装置隔开限定的间距地设置并且特别是与激励光源和测量或分析处理单元共同构成探测和分析处理单元。在获得对应的荧光信号或发光信号并且计算测量值之后，该测量值随后在探测装置中电子地或电地转化并且由分析处理单元输出确认信号或拒绝信号。在获得确认信号的情况下、亦即包装件中的气体含量处于预给定的极限内，由输送和拣选装置将在塑料膜或其他透光材料中所包装的敏感的材料分配至再处理、例如以大捆的进一步包装或用于直接使用，或者在拒绝信号的情况下直接输送至清除。利用这样的方法实现：不仅非侵入地检验每个单独产品，而且所述方法以这样的速度工作，使得测量可以直接在输送带上进行并且产品或所包装的材料不必进行进一步的分开的探测步骤，由此，可以提供用于确定包装件内部中的气体含量的特别有效率的且节省时间的方法。

此外，根据本发明，在密封地封闭包装件之后将压力施加到包装件的覆盖部上，由此，在包装件的泄漏或不完全密封的情况下，在省去对包装件的压力之后，气体/空气流入到包装件内部中。因此，可以在荧光信号或发光信号的随后实施的第二测量中安全且可靠地确定气密性，因为获得对应于与第一测量值不同的气体含量的测量信号。因此，可以确定不密封的包装件，而不需要例如这样长时间地等待，直至由于通过小的不密封性的渗透或由于包装件内部中所包含的产品的生物分解而出现包装件中气体的各个残留物的浓度的变动。

表述“气体含量”在本申请的上下文中与表述“对应气体的浓度”视为同义。

按照所述方法的一个改进方案，所述传感材料通过本身已知的施加方法、如移印、丝网印刷、胶印印刷、凹印、刷印或喷射亦或加标签施加到包装件的覆盖部上。全部的施加方法是本身已知的，其中，在按照本发明的方法的上下文中重要的是，选择连续的施加方法，所述方法能将足够薄的或者说小的传感器施加到包装件上并且可以提供传感材料的迅速的干燥，以便不中断待检验的材料、如食用产品或药品的连续包装并且也同时提供一种传感器，其用于安全且可靠地探测包装件内部中的气体含量，而不损坏所包装的材料或包装件本身。

按照本发明的一个改进方案，作为传感材料将对O₂、CO₂、NH₃、胺或NO₂响应的传感材料施加到包装件的覆盖部、特别是内侧上，所述内侧之后与待检验的材料处于接触，由此，可以安全且可靠地测量包装件内部中的气体含量。

为了准确地且特别是可逆地测量包装件中的气体含量并且特别是为了测量包装件中的待检验的气体含量是否超过允许的极限值，在测量之前将包装件在封闭期间以来自待测量的气体的变化了的气氛进行加载。在这样的方法中确保，一方面可以确定封闭是否是气密的并且另一方面可以确定包装件内部中所包含的产品、即待检验的气体是否在其分解或破坏的过程中放出，在这种情况下，必须又清除所述产品。

不言而喻，也可以在之后的时刻、例如在一定的保存持续时间之后读取气体含量，以便确定是否存在泄漏或者是否发生或已发生所包装的产品的减少或分解。

为了保证连续的方法进程，所述方法基本上这样进行，使得通过以20ms至80ms、特别是50ms的不变的时间间隔顺序地激励和探测荧光光线或发光光线来实施对气体含量的测量。在这样的方法进程中保证生成多个测量值并且此外确保安全且可靠地测量每个包装件以及包含在其中的或引入其中的材料，此后，通过分析处理所获得的测量值可以确定所包装的产品或包装件或捆扎件本身是否符合或不符合质量要求。

在这里，如这对应于本发明的一个改进方案，将在分析处理单元中所获得的测量值配置给绝对浓度值，并且根据所确定的气体含量在拣选装置、特别是拣选预选器上触发确认信号或拒绝信号。通过这样的方法进程，可靠地分拣出有缺陷的产品并且另一方面将相应的产品输送至再处理、例如包装成捆扎件包或发货。

适用于实施这样的方法的设备可以具有以与在包装件内部中设置的传感材料隔开限定的间距地设置的至少一个激励光源和与所述至少一个激励光源固定在一个共同的支架上的探测单元、特别是用于与由传感材料所发射的荧光光线或发光光线相互作用的光电二极管以及电子的分析处理单元，并且包含传感材料的包装件施加在以不变的、限定的速度运动的输送系统上。按照本发明的设备的主要特征在于，传感材料与激励光源和分析处理单元分开地与待测量的材料直接接触地设置并且包含传感材料的包装件施加到以限定不变的速度运动的输送系统上并且关于激励和探测单元可运动地设置。在这里，所述方法基本上这样进行，使得激励光从所述至少一个激励光源射到传感材料上，此后，所述传感材料在引导经过期间被激励以用于发射荧光光线或发光光线并且同时所发射的荧光信号或发光信号在分析处理单元中得以探测并且转变成电信号或电子信号，这些信号输送给分析处理单元并且因此非接触地且当时地检测包装件中所包含的有害气体的含量。

为了安全且不变的并且特别是可复现的测量结果，按照本发明的设备基本上如此构造，使得设置有两个LED作为激励光源。利用这样的设备，激励光射到每个单独的传感点上并且每个单独的待检验的包装件以激励光进行照射，以便能够测量每个单独的包装件内部中的气体含量。

通过将所述设备构造成使得多个透镜和/或光学滤镜连接在探测单元的上游的方式，实现荧光光线或发光光线朝探测单元的方向的聚集，由此，可以获得进一步统一的或改进的测量结果。

为了同时保证多个以相同时间间隔发射的光脉冲射到包装件上，所述设备如此改进，使得设置有至少一个脉冲发生器，以便周期性地发射激励光。利用这样的设备，以特别是20ms至80ms之间、优选50ms的限定的时间间隔发射光脉冲，从而对每个单独的传感点以激励光进行加载并且至少一个荧光事件或发光事件通过激励光在每个单独的传感点上进行激励，以便能够可靠地对每个单独的包装件关于其内部的气体含量进行检验。

通过所述分析处理单元可以与用于包装件的拣选和计数装置耦合的方式，还实现将所测量的包装件根据其气体含量进行分拣，其中，包含允许范围内的气体含量的包装件输送至再处理、例如包装成捆扎件，并且分拣出具有过高或过低气体含量的包装件。以相同的方式，分析处理单元可以包含计数装置，所述计数装置不仅可以总体上确定包装件的数量，而且也可以确定所分拣出的或允许的包装件的数量。

附图说明

下面借助实施例以及附图详细解释本发明。附图中：

图1示出按照本发明的测量系统的示意图，并且

图2示出图表，该图表示出样品中待检验的气体的含量的测量结果。

具体实施方式

实例1：

在包含香肠的包装件中的氧含量。

假设作为用于香肠包装件的覆盖膜的塑料膜在其在包装香肠产品之后构成内侧的表面上借助于喷射以传感材料的至少一个小的离散点进行涂覆。为此，利用有节奏的彩色喷滴(按需喷墨，Drop on demand)将传感器点非接触式地施加到构成覆盖部的膜的内侧上。所述点在热空气流中进行两秒的干燥，而覆盖膜继续输送给包装设备，在那里将食物、例如香肠引入到包装件的下面的部分中并且接着将来自待测量的气体、在本情况下O₂的变化了的气氛引入到包装件中并且将其热密封。这样制造的包装件在第一步骤中直接在包装之后放置在输送装置上并且在输送期间对包装件内部中的氧含量进行无接触测量。为此，由与包装件隔开间距地设置的激励光源每50ms发射光脉冲，其激励光根据在包装件内部中主导的氧含量激励在包装件内部中设置的传感材料，用以输出荧光。所述荧光借助于与激励光源设置在同一个支架上的多个透镜或反光镜聚焦到光电二极管上。在该光电二极管上产生电脉冲，所述电脉冲在与光电二极管连接的电子器件中数字地处理成涉及包装件内部中的氧气浓度的测量值。

这样的设备在图1中示出。在所述设备中，使通过激励光源1脉冲的激励光射到在示意性示出的包装件3内部中设置的传感器2上，其中，由传感器2发射的以4示意性地标明的荧光通过多个透镜或反光镜5射到探测装置6上。在探测装置6处，荧光转变成电子信号，所述电子信号在分析处理单元7中关于其强度进行分析处理并且通过与在校正方法期间获得的比较值比较由信号的强度计算出样品中的待测量的氧含量的绝对浓度。

在这里，在多个包装件3经过测量单元下方期间，每次当以激励光1激励传感器2用以输出荧光时，分析处理单元7输出测量信号。测量信号的示意图表在图2中示出。在这里，在探测装置中确定的测量值配置给绝对测量值，其方式为，为包装件3引入的传感器先前校正，其方式为，所述传感器以不同的气体浓度进行加载和测量并且测量值配置给确定的气体浓度。在这里，参照通常空气中的大约20％O₂的氧气浓度被存放并且在0.1％O₂至20％O₂之间进行校正，因为在包装件内部中应存在0.2％的O₂含量。在利用这样的分析处理单元获得的图表中，在-20至+13的阶段之间描绘噪声或示出不存在传感器的区域，在13至50之间的阶段示出样品内部中的氧含量过高且样品必须被丢弃的区域，并且具有超过50的阶段的值是对应于包装件内部中的允许的氧气浓度进而限定合格品的值。由图2可看出的是，样品在包装件内部中具有过高的氧含量，所述包装件随后直接通过所述设备分拣出并且丢弃。

实例2：

在用于隐形眼镜的清洁和保存溶液中的氧含量，所述清洁和保存溶液包含在按照本发明的包装件中。

用于假设作为隐形眼镜的保存容器的玻璃容器的覆盖膜在其在包装隐形眼镜之后或在以清洁和保存溶液充注之后面对所述充注的表面上分别以传感材料的离散点进行涂敷。所述涂敷借助于丝网印刷进行，并且在传感器点施加到用于隐形眼镜的保存容器上之前，所构成的传感器点经在空气流中受热干燥，所述保存容器除了隐形眼镜之外也包含保存液体。

在这种情况下使保存液体的待测量的气体、在本情况下氧气达到饱和。所述保存液体具有已知的氧含量并且氧含量的测量参考环境氧含量进行，其中，在容器的内部和外侧之间的氧含量的小于5％的差别就足以确认样品满足预给定的准则，亦即保存容器内部中的氧含量、特别是所溶解的氧含量不超过某一极限值5％。

这样充注的和封闭的玻璃容器因此放置到输送装置上并且每个单独的瓶进行无接触测量，如在实例1中说明的那样，并且对结果进行记录。激励光源在这里脉冲地发射激励光，其中，脉冲宽度为40ms，以便保证也对全部样品进行测量。所述测量方法本身精确地如在实例1中说明的那样进行。所获得的测量图表在实例2的试验的情况下示出：在用于隐形眼镜的清洁和保存液体中的氧气浓度是否过高或过低或处于希望的范围内。

为了获得绝对安全，即，所制造的包装件实际上气密，所述方法也可以这样进行，即，直接在包装之后如以上说明的那样实施第一测量，样品接着以压力加载并且此后实施第二测量。当包装件的密封部不是在周围密封时，则在施加压力之后在任何情况下氧气都会容纳到包装件内部中，对此，第二测量值不再对应于第一测量值并且表明包装件不紧密，接着可以直接分拣出所述产品。

不言而喻，不是绝对需要对传感器进行校正，而是相对测量的独有实施也提供所希望的结果，包装件的内容物是否具有处于允许范围内的气体组合。

同一布置结构例如也可以应用于测量医学制品、药物和电子构件中的气体含量。

实例3：

在双层玻璃的隔离玻璃窗的以氩气充注的间隙中的氧含量的测量。

在此，将传感材料粘接到或压到玻璃板的面对玻璃板之间的间隙的一侧上并且如在实例1或2中说明的那样从外部激励和读取所述传感材料。这用于控制以稀有气体的充注度是否足够大。

Claims (10)

1.用于非侵入地测量由塑料膜制成的透明包装件中的至少一种气体的气体含量的方法，所述气体选自O₂、CO₂、胺、氮氧化物、硫化合物，其中，对于包装件内部中的气体含量敏感的传感材料通过射到其上的激励光进行激励，以用于发射荧光光线或发光光线，在与传感材料相互作用的探测装置中探测所发射的荧光光线或发光光线，此后，根据在与探测装置耦合的分析处理单元中确定的气体含量对所包装的材料或所生产的材料进行拣选，其特征在于，实施如下步骤：

a)将传感材料施加在用于包装件的覆盖部的内侧上或包装件的内侧上，

b)将待包装的材料引入到包装件中，

c)在引入来自待测量的气体的变化了的气氛的情况下以覆盖部气密地封闭包装件，

d)将包装件施加到输送和拣选装置上，

e)通过至少一个以与包装件隔开限定的间距地设置的激励光源激励传感材料，

f)在将包装件输送到拣选装置期间，借助于与输送装置隔开限定的间距地隔开设置的探测装置非接触式地探测由传感材料与包装件内部中的气体含量相关地发射的荧光光线或发光光线的强度，

g)在探测装置中所检测的测量值在分析处理单元中进行电转化或电子转化，其中，分析处理单元输出第一测量信号，

h)将压力施加到包装件上，

i)以及重新实施步骤e)至g)，其中，分析处理单元输出第二测量信号，

j)由分析处理单元输出确认信号或拒绝信号，其中，当第二测量信号对应于与第一测量信号不同的气体含量时，由分析处理单元输出拒绝信号，并且

k)根据包装件中的通过分析处理单元所计算的气体含量将包装件继续引导以用于再加工或清除。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在实施步骤a)之前深拉包装件。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中干燥传感材料。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感材料通过移印、丝网印刷、胶印印刷、凹印、刷印或喷射或加标签而施加到包装件的覆盖部上。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将对O₂、CO₂、NH₃、胺或NO₂响应的传感材料施加到包装件的覆盖部上。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在封闭包装件期间将包装件抽真空。

7.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过以20ms至80ms的不变的时间间隔顺序地激励和探测荧光光线或发光光线来实施对气体含量的测量。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，通过以50ms的不变的时间间隔顺序地激励和探测荧光光线或发光光线来实施对气体含量的测量。

9.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将在分析处理单元中所获得的测量值配置给绝对浓度值，并且根据所确定的气体含量在拣选装置上触发确认信号或拒绝信号。

10.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将在分析处理单元中所获得的测量值配置给绝对浓度值，并且根据所确定的气体含量在拣选预选器上触发确认信号或拒绝信号。