CN111812030A - 用于测量饮料罐中的头部空间气体的氧气含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测量饮料罐中的头部空间气体的氧气含量的方法，使饮料罐中液位经由取样管如此下降，使得在用头部空间气体填充的头部空间与取样开口之间存在直接连接，其中，在液位下降之后，将处于饮料罐的头部空间中的头部空间气体经由取样管和/或构造成中空的穿刺器或刺扎头供应给传感器单元，该传感器单元包括一定数量的传感器，并且这样来通过传感器单元确定头部空间气体的氧气含量和/或氧气分压力和/或头部空间体积。此外，本发明涉及一种用于确定填充有液体的饮料罐中的头部空间气体的氧气含量的装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的方法以及一种根据权利要求13的前序部分所述的用于执行该方法的装置。
背景技术
对于饮料灌装器，对容器、如饮料罐、瓶子和同类物中的氧气含量的了解是很重要的，因为该氧气含量对饮料的耐久性和口感以及在金属容器的情况下对其腐蚀具有影响。为了能够推断出可能存在的氧气带入的原因，重要的是，将液体中的氧气含量和液体上方的气体空间(即所谓的头部空间)中的氧气含量分开地确定。
能够以这种方式确定，氧气是随着液体到达容器中还是或由于可能糟糕地校准的填充工艺到达容器中的。气体空间中的测量是特别重要的，因为由于氧气在水状液体中的小的可溶解性，容器的显著份额的氧气存在于头部空间或头部空间气体中。液态试样的测量在大多数情况下是普通的任务，因为液态试样可以经由软管管路经过氧气传感器地从容器中取出。一般而言，存在足够的试样来经过氧气传感器地一直进行冲洗，直到该氧气传感器在一定的平衡时间之后显示稳定的值。较困难的是在测量头部空间气体时的情形。在大多数情况下仅存在几毫升的头部空间气体，由此难以使该头部空间气体以丢弃的方式流动经过氧气传感器。
特别困难的是，特别是在饮料罐中测量头部空间气体时的情形。第一个问题是通向头部空间气体的接近部。罐盖具有预压刻的结构，由此消费者可以打开罐子。通常也压入厂标和文字，从而非常困难的是，在罐盖处朝测量设备进行密封并且刺戳接近开口。即使存在适合的面，也必须使罐子非常准确地对准，由此该面也被可靠地密封。柱状的罐子外周在机械上很不稳定，而无法在该处密封和刺扎。由此，仅还剩下底部作为能可靠地使用的用于密封和刺扎的部位。在含CO2的饮料罐中的底部始终强烈地向内拱弯，这导致，在罐子倒立(或立于头部上，即am Kopf stehend)的情况下，底部的最低点处于液体中并且由此无法建立通向头部空间的接近部。同时，底部的最低点是这样的点，在该点处，可以最可靠地进行刺扎和密封。
由现有技术已知的解决方案将罐子倾翻，以便在上部边缘区域处刺扎该罐子或刺穿盖，这需要对罐子进行准确的校准并且并不是在所有罐子的情况下都是可行的。所描述的已知的方法需要较高的设备方面的耗费和操作人员的较高的细致度或较好的训练。由此，例如由JPH04315943(A)和JP3405637(B2)已知如下装置和方法，所述装置和方法将饮料罐在其棱边处打开，以便获得通向头部空间气体的接近部。
由现有技术已知的方法的缺点是，在罐子在采样器中调整和刺扎时需要提高的准确性。此外，在由现有技术已知的方法中刺扎部位的密封是耗费的并且经常不足够可靠地确保防止由于进入的空气或氧气产生的测量误差。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种方法，该方法实现：在底部处刺扎饮料罐并且然后执行头部空间测量并且不需要对在罐子在采样器中调整和刺扎时的准确性的提高的要求。
该任务通过权利要求1的特征部分的特征来解决。在此，设置成，使饮料罐中液位经由取样管如此下降，使得在用头部空间气体填充的头部空间与取样开口之间存在直接连接，其中，在液位下降之后，将处于饮料罐的头部空间中的头部空间气体经由取样管和/或构造成中空的穿刺器或刺扎头供应给传感器单元，该传感器单元包括一定数量的传感器，并且这样来通过传感器单元确定头部空间气体的氧气含量和/或氧气分压力和/或头部空间体积。
通过在底部处刺扎饮料罐可实现：独立于准确定位地刺扎取样开口并且在此实现简单的密封。此外，通过使液位下降使头部空间可接近或将头部空间扩宽，以便实现头部空间气体的简单测量。
根据本发明的方法的特别有利的实施方式通过从属权利要求的特征来详细限定：
有利地，可以设置成，通过借助于泵取出处于饮料罐中的试样液体的限定的一部分、通过借助于经由穿刺器或取样管带入到饮料罐中的气体、尤其是氮气所产生的压力提高、或通过存在于饮料罐中的压力来使饮料罐中液位下降。
试样液体的氧气含量可以被简单地确定，其方式为，在测量好头部空间气体的氧气含量之后使取样管下降到处于饮料罐中的液体中，并且接着将液体从饮料罐中取出并且将所述液体导引到传感器单元中并且这样来确定处于液体中的氧气含量。
为了简单地确定氧气含量和/或氧气分压力和/或头部空间体积可以设置成，将氧气传感器带入、尤其是经由构造成中空的穿刺器带入到由于液位下降而出现的头部空间中，借助氧气传感器确定头部空间气体的氧气浓度或氧气分压力。
在一种有利的实施方式中可以设置成，在液位下降之后，将处于饮料罐的头部空间中的头部空间气体借助泵经由取样管和/或构造成中空的穿刺器泵送到包括一定数量的传感器的传感器单元中并且接着再次泵送回到饮料罐的头部空间中，并且这样来通过传感器单元确定头部空间气体的氧气含量和/或氧气分压力和/或头部空间体积。通过该实施方式实现：可以独立于存在的头部空间气体简单地确定该头部空间气体中的氧气含量并且可以独立于头部空间中的空着的容积使用大量传感器。同样总是有足够的头部空间气体可用，因为该头部空间气体循环地泵送或再次泵送回到头部空间中，由此实现氧气含量和/或氧气分压力和头部空间体积的更准确的确定。
根据本发明可以设置成，为了测量氧气含量、尤其在测量带有起泡沫的液体的饮料罐的情况下，在液位下降之后，在饮料罐的头部空间中产生泡沫，头部空间气体或头部空间气体的一部分被结合在泡沫中，其中，由所产生的泡沫在传感器单元中确定氧气含量和/或氧气分压力和/或头部空间体积，其中，尤其接着将泡沫再次引回到饮料罐的头部空间中。由此，例如即使仅存在小份额的头部空间气体，也可以简单地确定结合在泡沫中的头部空间气体或包含在该头部空间气体中的氧气，因为由于氧气在水状物质中的差的可溶解性，泡沫中的氧气含量非常好地相应于头部空间中的氧气含量。
为了简单地确定氧气含量和/或氧气分压力和/或头部空间体积可以设置成，传感器单元具有用于测量头部空间气体的氧气含量和/或氧气分压力的氧气传感器，其中，尤其氧气含量和/或头部空间体积通过附加地借助于压力传感器测量压力和/或借助于温度传感器测量温度优选在所引起的头部空间气体体积改变的情况下来确定。
因为大量传感器是温度敏感的或需要与所要测量的介质进行温度平衡，以便实现最高的准确性，所以可以设置成，使头部空间气体如此频繁地从头部空间泵送到传感器单元中、尤其是泵送经过温度传感器并且接着再次泵送回到头部空间中，直至传感器单元、尤其是压力传感器和/或温度传感器和/或氧气传感器、和/或头部空间气体达到稳定的、优选一样的温度、和/或结束与特定传感器有关的平衡过程。通过将头部空间气体多次循环泵送通过传感器单元实现：传感器单元的各个传感器可以接受头部空间气体的温度或与该温度相平衡，并且然后可以在经平衡的温度范围内对头部空间气体进行测量。此外，这样使传感器或传感器单元与头部空间气体温度的温度平衡加速。此外，氧气传感器中的其他平衡过程、例如扩散过程要有足够的时间用于完全平衡。
有利地，可以设置成，传感器单元具有一定数量的另外的传感器、尤其是CO2传感器、酒精传感器和/或糖传感器，其中，借助于所述另外的传感器确定处于饮料罐中的液体的CO2含量和/或酒精含量和/或糖含量。通过将不同传感器布置在传感器单元之内或在测量组件之内可以确定试样液体的或头部空间气体的各种各样的参数，从而可以实现试样液体的和/或头部空间气体的完全分析。备选地，可以设置成，附加的传感器在传感器单元之外布置在管路或环形管路中。
为了将可能存在的氧气或污物从试样组件中带走或可以更好地防止测量结果的出错，可以设置成，在测量之前将穿刺器、刺扎头、传感器单元、泵、环形管路和/或取样管用清扫用介质、尤其氮气清扫，并且这样来清除氧气和/或试样残留物。
有利可以设置成，确定头部空间体积，其方式为，对被刺扎的饮料罐中的压力首先在取样管移入的情况下进行测量并且在取样管移出的情况下测量一次，并且经由气体定律和压力的变化计算出头部空间体积。
有利可以设置成，在刺扎容器之前将穿刺器和/或刺扎头中和/或环形管路中的压力与容器的内压力、尤其通过带入氮气气体相平衡，从而防止试样液体起泡沫。由此，可以简单地避免形成泡沫并且可以阻止头部空间气体的不期望的离开。
此外，本发明的任务是提供一种装置，借助该装置可以简单地确定头部空间气体的氧气含量。
该任务通过权利要求13的特征解决。在此，根据本发明设置成，所述装置具有与取样管连接的管路、尤其是环形管路，其中，在该管路之内布置有传感器单元，饮料罐的头部空间气体能够借助该传感器单元经由构造成中空的穿刺器取样，其中，所述装置如此构造，使得饮料罐中的液位能够经由取样管如此下降，使得在用头部空间气体填充的头部空间与取样开口之间能够建立直接连接，并且其中，所述装置还包括控制装置，该控制装置如此构造，使得液位能够经由穿刺器或取样管限定地下降，直至在用头部空间气体填充的头部空间与取样开口之间能够建立直接连接。借助根据本发明的装置可以简单地确定氧气含量或氧气分压力和/或头部空间体积并且实现高的测量准确性。
为了可以使液位简单地下降，可以设置成，所述装置包括用于提高饮料罐中的压力的器件、尤其泵和/或气体供应装置，其中，所述装置还包括控制装置，该控制装置如此构造，使得液位能够限定地下降。
有利地，可以设置成，所述装置具有泵和环形管路，其中，传感器单元布置在环形管路之内，饮料罐的头部空间气体借助传感器单元经由构造成中空的穿刺器取样并且能够经由环形管路、尤其经由取样管导回到饮料罐的头部空间中。由此，即使在头部空间气体量少的情况下也可以简单地实现传感器的平衡并且通过头部空间气体的循环泵送提高测量准确性。
有利地，可以设置成，传感器单元具有氧气传感器和/或压力传感器和/或温度传感器和/或CO2传感器和/或酒精传感器和/或糖传感器，其中，氧气传感器尤其构造为根据荧光猝灭原理的光化学传感器或构造为电化学氧气传感器。
头部空间气体的一种有效的循环可以简单地实现，其方式为，泵构造为循环泵、优选构造为膜片泵、软管挤压泵、活塞泵、齿轮泵、蜗杆泵、叶轮泵或注射泵。
为了可以将清扫用气体、例如氮气简单地带入到所述装置中，可以设置成，所述装置具有一定数量的集成在环形管路中的阀，其中，这些阀如此布置在环形管路中，使得可以经由这些阀实现装置、尤其环形管路的自动清洁。
本发明的另外的优点和设计方案由说明书和附图得出。
附图说明
下面借助特别有利、但不应理解为限制性的实施例在附图中示意性示出本发明，并且在参考附图的情况下示例性地描述本发明。
图1以示意图示出根据本发明的装置。
具体实施方式
在图1中以示意图示出根据本发明的用于确定饮料罐的头部空间气体的氧气含量的装置。该装置包括刺扎头1，在该刺扎头1上布置有构造成中空的穿刺器2。穿刺器2在该实施方式中类似于针地构造并且可以在刺扎头1之内沿着所示出的箭头调节。此外，所述装置包括试样容纳部21，饮料罐6被带入到该试样容纳部中。在此，饮料罐6倒立地放置在试样容纳部21上，从而饮料罐6的底部20朝着穿刺器2方面指向。借助于驱动器7可以使饮料罐6朝着刺扎头1的方向调节，由此可以将刺扎头1放置或安置到封闭的饮料罐6的底部20上。此外，所述装置包括取样管3，该取样管在该实施方式中与穿刺器2同心地布置。
可选地，也可以设置有定心装置或止挡部，借助该定心装置或止挡部可以使饮料罐与穿刺器2同心地布置，从而饮料罐6底部的中心与穿刺器2的中心对准。
穿刺器2在图1的优选的实施方式中构造成中空的，从而取样管3穿入到穿刺器2中并且可以穿过该穿刺器被带到头部空间4中。在此，取样管3借助于驱动器5调节。可选地，也可以设置成，试样容纳部21、穿刺器2、刺扎头1和/或取样管3可以通过手或受到控制地通过带有控制装置的驱动器来调节。环形管路22在取样管3的远离刺扎头1的端部处开始，该环形管路再次引回到刺扎头1中或再次通入到该刺扎头中。在环形管路22中集成有传感器单元8和泵9。借助于泵9可以将处于饮料罐6中的试样液体或处于饮料罐6的头部空间4中的头部空间气体经由取样管3取出并且由此可以将其供应给传感器单元8。经由传感器单元8，试样液体或头部空间气体再次通过泵9被引回到刺扎头中并且由此再次被引回到饮料罐6中或被引回到饮料罐6的头部空间4中。可选地，也可以设置成，将头部空间气体和/或试样液体经由刺扎头取出并且通过取样管3再次引回到饮料罐6的头部空间4或试样液体中。
可选地，也可以布置有如下管路到取样管3、穿刺器2或刺扎头1处，该管路并不再次通入到头部空间中，而是通入到装置的周围环境或接收容器中，被取出的试样液体和/或头部空间气体被排空到该接收容器中。
传感器单元8在图1的实施方式中包括温度传感器11以及氧气传感器12。此外，所述装置包括压力传感器10，借助该压力传感器可以确定位于环形管路22或饮料罐6的头部空间4中的压力。
可选地，可以设置成，所述装置或传感器单元8也包括多个氧气传感器12，这些也可以布置在传感器单元之外。
下面借助图1的实施方式示例性地描述根据本发明的方法：
在根据本发明的方法中，在第一步骤中，将饮料罐6安放在试样容纳部21上并且然后调节试样容纳部21或刺扎头1，从而刺扎头1在饮料罐6的底部20处靠置在中央。接着将穿刺器2朝着饮料罐6的底部方向调节、捅穿该底部并且由此在饮料罐6的底部20中产生取样开口。借助于布置在穿刺器2处和/或布置在刺扎头1处的密封元件将取样开口空气密封地覆盖，从而外来气体无法从周围环境穿入到所述装置或环形管路22或饮料罐6的头部空间4中并且头部空间气体无法从饮料罐6中出来。在此，刺扎头1的或穿刺器2的密封元件密封将饮料罐6以及环形管路22相对装置的周围环境以空气密封的方式进行密封。接着将取样管3下降到罐子6中。因为在饮料罐6中由于底部20的曲率而在大多数情况下在头部空间与取样开口之间不存在连接，所以首先将取样管3带入到液体中并且一直将液体的一部分从饮料罐6中取出，直至在饮料罐的头部空间4与取样开口之间存在直接连接，从而头部空间气体可以经由取样管和环形管路22供应给传感器单元8，更确切的说氧气传感器12、压力传感器10和温度传感器11。在此，可以实现试样液体经由阀13和开口17取出到周围环境或接收容器中。现在头部空间4可自由接近并且可以供应给氧气测量装置。通过人工地增大头部空间4，头部空间4中的氧气质量保持不变，由此测量结果不由于液位下降而出错。在液位下降之后，可以确定增大的头部空间体积并且可以将该头部空间体积考虑用于由所测量的氧气分压力计算头部空间气体中的氧气质量或氧气含量。要取出的液体量取决于饮料罐6和额定的填充高度并且可以例如根据经验来确定，其方式为，借助所描述的方法取出试样达特定数量的秒并且接着检查填充液位。
在一种可选的实施方式中，在取出液体之前测量头部空间体积并且由该头部空间体积和饮料罐6的直径计算必须取出多少液体，以在头部空间4与取样开口之间确定接近部。所述取出可以在通过取样管3或管路或环形管路22的流量率已知的情况下以控制时间的方式或经由任意形式的流量测量来进行。
可选地，能够以一种设备方面最简单的方式确定头部空间体积，其方式为，对被刺扎的饮料罐中的压力在取样管3移入的情况下测量一次并且在取样管3移出的情况下测量一次。由于取样管3的附加容积，头部空间气体的压力改变或饮料罐中的压力改变，并且气体定律允许在穿刺器2的或取样管3的容积已知的情况下计算头部空间体积。
剩余填充液位在液位下降约5mm之后比饮料罐6的底部20的最低点更低被证明为理想的。
在液位下降之后经由驱动器5使取样管3如此定位，使得该取样管伸入到增大的头部空间4中，而不沉入到液体中。借助于泵9将头部空间气体从头部空间4中泵出并且经由环形管路22供应给传感器单元8。在传感器单元8中，借助于温度传感器11和氧气传感器12确定头部空间气体的氧气含量以及温度。此外，借助于压力传感器10确定处于头部空间4中的压力并且然后例如经由气体方程式确定头部空间气体的体积。然后通过泵9将头部空间气体经由环形管路22从传感器单元8再次经由刺扎头1输送回到饮料罐6的头部空间4中。通过将头部空间气体经由环形管路22进行循环泵送，这样来引起头部空间气体在装置之内循环，从而头部空间气体可以被单次地亦或多次地泵送经过所述装置的传感器单元8或传感器。通过将头部空间气体单次或多次泵送经过传感器单元8或传感器改善了传感器的温度平衡和/或降低测量结果对传感器、尤其氧气传感器12的在大多数情况下渐进的平衡行为的依赖性，从而可以加速氧气含量的、氧气分压力的和/或头部空间体积的确定并且可以更准确地确定测量值。来自现有技术的适合的氧气传感器例如在氧气通过膜片扩散之后测量氧气含量，这在扩散时可能需要数秒的平衡时间，也可能在相应的传感器之前形成钝化的(passivierend)氧气层，该钝化的氧气层促使发生错误测量。通过在传感器单元8或传感器处单次或多次泵送头部空间气体，改善了扩散并且同样避免形成钝化的氧气层。
在确定了头部空间气体的氧气含量或头部空间体积或氧气分压力之后，可以将取样管3从头部空间4继续下降到饮料罐的试样液体中。接着，将试样液体泵送至传感器单元8并且也确定试样液体的氧气含量、温度或压力。
备选地，可以设置成，所述装置替代环形管路22具有如下管路，该管路通入到接收容器或类似物中，并且使试样液体在测量液体中的氧气浓度时经过传感器单元8取出和/或在液位下降的情况下以丢弃的方式取出。
饮料罐6中的液位可以借助于泵9来下降或通过借助于经由穿刺器2或取样管3或刺扎头1带入到饮料罐6中的气体使压力提高而下降。在此，适合的气体是每一种不改变饮料罐6中的氧气浓度的气体、例如氮气。备选地，可以通过在饮料罐存在的压力使液位下降，这尤其是在带有含碳酸的饮料的饮料罐6中设置。
有问题的是，带有起泡沫的液体、例如啤酒的饮料罐6倾向于，在借助于穿刺器2刺扎和液位下降之后、尤其在快速放入到试样保持器21中的情况下起泡沫。头部空间气体的一部分局部地几乎固定地结合在所产生的泡沫中，从而该被结合的气体份额不参与经由环形管路22的测量过程。因此，可选地可以在起泡沫的液体中有意识地产生泡沫或促进形成泡沫，从而整个头部空间气体均匀地结合在泡沫中。可以例如通过如下方式形成泡沫，即：取样管3经由驱动器5定位在液体表面下方几毫米处，并且将头部空间气体由刺扎头2经由泵9和取样管3泵送到液体表面中并且在该处产生泡沫。接着，可以将所产生的泡沫借助于泵9经由环形管路22供应给传感器单元8并且由此确定泡沫的氧气含量。因为泡沫的氧气含量由于氧气在试样液体中差的可溶解性而相应于头部空间4或头部空间气体的氧气含量，所以这样可以确定头部空间气体的氧气含量。
在刺扎饮料罐6的底部20的情况下穿刺器2中的气体压力的正确调整视饮料罐和处于其中的试样液体而定是不同的。特别是在大多数情况下在低的温度下倾向于构成硬的泡沫的试样中，必须使在穿刺器2中所附的气体的压力与液体相协调。即如果穿刺器压力或穿刺器2的压力选择得明显高于饮料罐6的内压力，则在刺扎时将氮气通过液体射入到头部空间中，并且在此形成泡沫，泡沫将头部空间中的氧气固定并且由此避开后期的测量。因此，穿刺器2中的压力优选低于罐内压力。只有当取出如此多的液体，使得头部空间通过被刺戳出的开口可接近时，才可以经由阀14,15、和储存容积16或泵9提高压力并且由此可以使液位继续下降或将头部空间气体取出。
因为传感器在大多数情况下具有带有与特定传感器有关的平衡时间的渐进的平衡行为以及与温度相关的测量行为，所以有利的是，使传感器、尤其氧气传感器12和温度传感器11与头部空间气体的或试样液体的温度或浓度相平衡。为了可以迅速地执行该平衡，可选地使头部空间气体4多次地泵送经过传感器单元8或传感器并且由此使平衡加速。通过循环头部空间气体或通过多次循环泵送头部空间气体由此即使是少量的头部空间气体也可以借助于传感器单元8来测量，或即使是在少量头部空间气体的情况下也可以实现传感器与头部空间气体和试样液体的迅速平衡。该平衡可以包括所有与时间有关的效应，如温度平衡和/或测量气体通过传感器膜片的扩散等。
此外，所述装置包括布置在环形管路22中的阀13，该阀与在开口17处引导至周围环境的管路连接。经由开口17可以例如使清扫用气体、如氮气或清洁液到达环形管路或到达至传感器单元8或泵9和传感器并且由此将试样残留物或剩余氧气从装置中扫出。
可选地，可以设置成，如图1中所示出的，所述装置包括一定数量的另外的阀14,15以及储存容积16。储存容积16经由阀15与压力传感器10连接并且经由另外的阀14与装置的周围环境连接。因为原来仅仅处于头部空间4中的头部空间气体在饮料罐6打开时或在液位通过穿刺器2而下降之后可以分布在环形管路22中，所以与在原来闭合的饮料罐6的头部空间4中存在的O2浓度相比测量到更低的O2浓度。以计算的方式修正该系统误差。为此，需要了解泵回路容积或环形管路22的以及与此联接的部件的容积，并且需要了解头部空间体积。头部空间体积在测量流程的过程中通过传感器单元8或压力传感器10和温度传感器11基于测量技术地确定和/或经由应用气体定律来确定。
对此，在图1的实施方式的装置中集成有空的储存容积16。在第一步骤中在刺扎饮料罐6之前将经由空气输入端18与装置的周围环境连接的阀14打开并且将储存容积16带到周围环境空气压力。当将储存容积与环形管路22连接的阀15也是打开的时，可以测量第一空气压力p2。此时将阀14和15闭合。在通过穿刺器2刺扎饮料罐6之后，测量压力p1，该压力由被刺扎的饮料罐6的压力和在刺扎头1和环形管路22中所附的压力的组合得到。然后将阀15打开并且测量此时所调整到的混合压力p3。在储存容积16已知的情况下，此时可以在应用波义耳-马略特定律(方程1)的情况下计算头部空间体积VHeadspace。
因为膨胀既不是单纯等温又不是单纯绝热地进行，所以结果只是好的逼近。
膨胀容积VExpansion和设备容积VApparat、即处于装置中或处于环形管路22、取样管3、穿刺器2和刺扎头1中的容积可以由结构确定，然而更好的是，借助不同的已知的头部空间体积VHeadspace执行一系列测量并且由此计算出VExpansion和VApparat。这两个值则除了已知的结构上的几何结构信息以外还包含针对与等温行为的偏差的修正并且由此可以实现还更准确的测量结果。
所测量的氧气浓度则可以用已知的容积借助方程2来修正。
备选地，在测量开始时也可以将储存容积16带到比在饮料罐6中存在的更高的压力。为此，在用穿刺器2刺扎至饮料罐6之前将刺扎头1密封。然后，将阀14和15打开，从而在整个在空气输入端18与刺扎头1之间的区域中存在相同的压力。该压力借助压力传感器10来测量。接着，将阀14和15闭合并且由此将压力“关入”在储存容积16中。其余用于测量氧气浓度的方法则类似于上面所描述的方法来执行。
备选地，可以设置成，将头部空间气体或试样液体经由穿刺器2泵出到环形管路22中或将取样管3直接联接到穿刺器2处。备选地，穿刺器2可以在打开或刺穿饮料罐6的底部20之后保留在头部空间4中，并且经由该穿刺器将头部空间气体或试样液体泵送到环形管路22中或使液位经由穿刺器2下降。
可选地，传感器单元8或所述装置也可以具有一定数量的另外的传感器、例如CO2传感器、酒精传感器，糖传感器和/或另外的传感器，它们集成在环形管路22或传感器单元8中。借助于所述另外的传感器可以例如确定试样液体的CO2含量或酒精含量或糖含量并且由此确定试样液体的另外的参数。可选地，所述另外的传感器也可以经由开口17用试样液体来填充。所述另外的传感器可以例如在生产饮料、如啤酒或汽水时提供另外的信息，从而借助于根据本发明的装置可以简单地监视装填过程或生产过程的品质控制。
氧气传感器12尤其可以构造为根据荧光猝灭原理的光化学传感器或例如构造为电化学氧气传感器。相对于在图1中所示出的实施方式可选地，传感器单元也可以仅包括一个氧气传感器12，借助该氧气传感器确定头部空间气体的和/或试样液体的氧气含量。
图1中所示出的实施方式中的泵9可以例如构造为循环泵、尤其构造为膜片泵，软管挤压泵、活塞泵、齿轮泵、蜗杆泵、叶轮泵或注射泵。
可选地，驱动器7或穿刺器2的和取样管3的调节机构可以通过手驱动亦或可以通过其他方式驱动并且由此引起各个部件相对彼此的调节。
Claims (18)
1.一种用于测量饮料罐(6)中的头部空间气体的氧气含量的方法，所述饮料罐尤其带有弯曲的底部(20)，
- 其中，所述饮料罐(6)倒立地以所述底部(20)背对重力地布置，从而所述头部空间气体聚集在所述底部的区域中，
- 其中，借助布置在刺扎头(1)上的构造成中空的穿刺器(2)将取样开口带入到所述饮料罐(6)的底部(20)、尤其底部(20)的中心中，取样管(3)穿入到所述取样开口中，并且其中，借助于布置在所述穿刺器(2)或所述刺扎头(1)处的密封元件空气密封地覆盖所述取样开口，
其特征在于，使所述饮料罐(6)中液位经由所述取样管(3)如此下降，使得在用头部空间气体填充的头部空间(4)与所述取样开口之间存在直接连接，
其中，在所述液位下降之后，将处于所述饮料罐(6)的头部空间(4)中的头部空间气体经由所述取样管(3)和/或所述构造成中空的穿刺器(2)或所述刺扎头(1)供应给传感器单元(8)，该传感器单元包括一定数量的传感器，并且这样来通过所述传感器单元(8)确定所述头部空间气体的氧气含量和/或氧气分压力和/或头部空间体积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过借助于泵(9)取出处于所述饮料罐(6)中的试样液体的限定的一部分、通过借助于经由所述穿刺器(2)或所述取样管(3)带入到所述饮料罐(6)中的气体、尤其氮气而得到的压力提高、或通过存在于所述饮料罐中的压力来使所述饮料罐(6)中的所述液位下降。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在测量所述头部空间气体的氧气含量之后使所述取样管(3)下降到处于所述饮料罐(6)中的液体中，并且接着将所述液体从所述饮料罐(6)中取出并且将所述液体导引到所述传感器单元(8)中并且这样来确定处于所述液体中的氧气含量。
4.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将氧气传感器(12)、尤其经由构造成中空的穿刺器(2)带入到由于下降的液位而出现的头部空间(4)中，借助所述氧气传感器确定所述头部空间气体的氧气浓度或氧气分压力。
5.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述液位下降之后，将处于所述饮料罐(6)的头部空间(4)中的头部空间气体借助泵(9)经由所述取样管(3)和/或所述构造成中空的穿刺器(2)泵送到包括一定数量的传感器的传感器单元(8)中并且接着再次泵送回到所述饮料罐(6)的头部空间(4)中，并且这样来通过所述传感器单元(8)确定所述头部空间气体的氧气含量和/或氧气分压力和/或头部空间体积。
6.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了测量所述氧气含量、尤其在测量带有起泡沫的液体的饮料罐(6)的情况下，在所述液位下降之后，在所述饮料罐(6)的头部空间(4)中产生泡沫，所述头部空间气体或所述头部空间气体的一部分被结合在所述泡沫中，其中，由所产生的泡沫在所述传感器单元(8)中确定所述氧气含量和/或所述氧气分压力和/或所述头部空间体积，其中，尤其接着将所述泡沫再次引回到所述饮料罐(6)的头部空间(4)中。
7.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器单元(8)具有用于测量所述头部空间气体的氧气含量和/或氧气分压力的氧气传感器(12)，其中，尤其所述氧气含量和/或所述头部空间体积通过附加的借助于压力传感器(10)的压力的测量和/或借助于温度传感器(11)的温度的测量、优选在所引起的所述头部空间气体的体积改变的情况下被确定。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，使所述头部空间气体如此频繁地从所述头部空间(4)泵送到所述传感器单元(8)中、尤其是泵送经过所述温度传感器(11)，并且接着再次泵送回到所述头部空间中，直至所述传感器单元(8)、尤其所述压力传感器(10)和/或所述温度传感器(11)和/或所述氧气传感器(12)、和/或所述头部空间气体达到稳定的、优选一样的温度、和/或结束与特定传感器有关的平衡过程。
9.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器单元(8)具有一定数量的另外的传感器、尤其CO2传感器、酒精传感器和/或糖传感器，其中，借助于所述另外的传感器确定处于所述饮料罐中的液体的CO2含量和/或酒精含量和/或糖含量。
10.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述测量之前将所述穿刺器(2)、所述刺扎头(1)、所述传感器单元(8)、所述泵(9)、所述环形管路(22)和/或所述取样管(3)用清扫用介质、尤其氮气清扫，并且这样来清除氧气和/或试样残留物。
11.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述头部空间体积，其方式为，对被刺扎的饮料罐(6)中的压力首先在取样管(3)移入的情况下进行测量并且在取样管(3)移出的情况下测量一次，并且经由气体定律和所述压力的变化计算出所述头部空间体积。
12.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在刺扎所述容器(6)之前尤其通过带入氮气气体将所述穿刺器(3)和/或所述刺扎头(1)中和/或所述环形管路(22)中的压力与所述容器(6)的内压力相平衡，从而防止所述试样液体起泡沫。
13.一种装置，所述装置用于确定填充有液体的饮料罐(6)中的头部空间气体的氧气含量，尤其借助根据权利要求1至9中任一项所述的方法进行确定，其中，所述装置具有刺扎头(1)，在所述刺扎头处布置有尤其构造成中空的穿刺器(2)和取样管(3)，其特征在于，所述装置具有与所述取样管(3)连接的管路、尤其环形管路(22)，其中，在所述管路之内布置有传感器单元(8)，借助所述传感器单元饮料罐(6)的头部空间气体能够经由构造成中空的穿刺器(2)取样，其中，所述装置如此构造，使得所述饮料罐(6)中的液位能够经由所述取样管(3)如此下降，使得在用头部空间气体填充的头部空间(4)与所述取样开口之间能够建立直接连接，并且其中，所述装置还包括控制装置，所述控制装置如此构造，使得所述液位能够经由所述穿刺器(2)限定地下降，直至在用头部空间气体填充的所述头部空间(4)与所述取样开口之间能够建立直接连接。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于提高所述饮料罐(6)中的压力的器件、尤其泵(9)和/或气体供应装置，其中，所述装置还包括控制装置，所述控制装置如此构造，使得所述液位能够限定地下降。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述装置具有泵(9)和环形管路(22)，其中，所述传感器单元(8)布置在所述环形管路(22)之内，所述饮料罐(6)的头部空间气体借助所述传感器单元经由构造成中空的穿刺器(2)取样并且能够经由所述环形管路(22)、尤其经由所述取样管(3)导回到所述饮料罐(6)的头部空间(4)中。
16.根据权利要求13至15所述的装置，其特征在于，所述传感器单元(8)具有氧气传感器(12)和/或压力传感器(10)和/或温度传感器(11)和/或CO2传感器和/或酒精传感器和/或糖传感器，其中，所述氧气传感器(12)尤其构造为根据荧光猝灭原理的光化学传感器或构造为电化学氧气传感器。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述泵(9)构造为循环泵、优选构造为膜片泵、软管挤压泵、活塞泵、齿轮泵、蜗杆泵、叶轮泵或注射泵。
18.根据权利要求中13至17任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有一定数量的集成在所述环形管路(22)中的阀(13,14,15)，其中，所述阀(13,14,15)如此布置在所述环形管路(22)中，使得能够经由所述阀(13,14,15)实现所述装置、尤其所述环形管路的自动清洁。
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