DE10023000C2 - Verfahren und Anordnung zum Verpacken eines Nahrungsmittels in Packungen, die durch ein sterilisierendes Medium sterilisiert werden - Google Patents
Verfahren und Anordnung zum Verpacken eines Nahrungsmittels in Packungen, die durch ein sterilisierendes Medium sterilisiert werdenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine An
ordnung zum Verpacken eines Nahrungsmittels in Packungen, die
durch ein sterilisierendes Medium, das eine sterilisierende
Substanz enthält, sterilisiert werden, nach den Oberbegriffen
der unabhängigen Patentansprüche 1 und 13.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine
Anordnung der vorgenannten Art, das wenigstens die Schritte
umfaßt, daß ein Verpackungsmaterial oder Packungen durch ein
sterilisierendes Medium sterilisiert werden, das eine sterili
sierende Substanz enthält, die sterilisierten Packungen mit
einem Nahrungsmittel gefüllt und versiegelt werden, wobei das
Verfahren ferner die Bestimmung der Konzentration der sterili
sierenden Substanz in einer Probe des sterilisierenden Mediums
umfaßt. Die Erfindung betrifft auch eine Maschine zur Durchführung
eines solchen Verfahrens zum Verpacken eines Nahrungs
mittels in Packungen.
Beim Prozeß des Verpackens von Nahrungsmitteln ist es wichtig,
das Niveau von Bakterien oder anderen Mikroorganismen niedrig
zu halten, um Nahrungsmittel mit hoher Qualität und Lebens
dauer zu liefern, womit der Transport und die Verteilung über
weite Strecken möglich wird, wobei das Nahrungsmittel noch
frisch und von bakteriellen Angriffen unbeeinträchtigt gehal
ten werden kann. Die Sterilisierungsoperation ist je nach dem
zu verpackenden Nahrungsmittel mehr oder weniger kritisch.
Insbesondere bei aseptischen Molkereiprodukten, d. h. Molkerei
produkten für langfristige Umgebungslagerung ist es von we
sentlicher Bedeutung, daß das Nahrungsmittel sowie die Packung
vor dem Füllen und Versiegeln vollständig sterilisiert und
versiegelt sind und kein Risiko besteht, daß die Nahrung und
das Verpackungsmaterial wieder kontaminiert werden.
Bei heutigen Verpackungsverfahren für Nahrungsmittel (der Be
griff "Nahrungsmittel" bedeutet alle Arten fester und flüssi
ger Nahrungsmittel, d. h. auch Säfte, Milch und andere Ge
tränke) wird das Verpackungsmaterial oder die zum Füllen
fertige Packung häufig durch Kontakt mit einem fluidartigen,
flüssigen oder Gasphasensterilisierungsmedium sterilisiert.
Die Verpackungsverfahren sind häufig kontinuierliche Hochge
schwindigkeitsverfahren des Typs Formen-Füllen-Versiegeln,
d. h. Verfahren, bei denen das Verpackungsmaterial in Form
einer Bahn oder eines Zuschnitts kontinuierlich durch eine
Maschine geführt wird, sterilisiert wird, indem es durch eine
Lösung eines schnellwirkenden Sterilisierungsmittels läuft,
alternativ
indem es durch einen Strom eines Gasphasen
sterilisierungsmediums läuft, durch sterile Luft getrocknet
oder entlüftet wird, in die zum Füllen erforderliche Form ge
bracht wird, z. B. ein Becher, eine Kapsel oder ein Schlauch,
und mit dem zu verpackenden Nahrungsmittel gefüllt und versie
gelt wird, wobei alle Schritte unter sterilen Bedingungen ab
laufen. Ebenso müssen Flaschen oder Becher, die durch verschie
dene Formverfahren hergestellt sind, auf die gleiche Weise ste
rilisiert werden, bevor sie mit dem Produkt gefüllt werden. Der
Kontaktschritt kann durchgeführt werden, indem die ganze Pac
kung oder das Verpackungsmaterial in das flüssige Sterilisie
rungsmedium getaucht wird, oder indem das Sterilisierungsmedium
auf das Verpackungsmaterial oder die Packungswand gesprüht oder
gemalt wird, oder alternativ durch Kontaktierung mit einer
Strömung eines gasförmigen Sterilisierungsmediums. Da die Ste
rilisierungsoperation während eines Hochgeschwindigkeitsverpac
kungsverfahrens normalerweise knapp vor dem Füllen und dem Ver
siegeln der Packung stattfindet, ist es wichtig, daß das Steri
lisierungsmittel schnell abgetrocknet und von dem Verpackungs
material entfernt werden kann, ehe das Nahrungsmittel einge
füllt wird. Andererseits ist kritisch, daß genug Sterilisie
rungsmittel in der Lösung oder dem Gas vorliegt, um alle an dem
Verpackungsmaterial vorhandenen Mikroorganismen wirksam und
schnell abzutöten. Die wichtigen Parameter, die für eine aus
reichende und rationelle Sterilisierung zu bedenken sind, sind
also die Konzentration des Sterilisierungsmittels in dem flüs
sigen oder dem Gasphasenmedium, die Temperatur des Sterilisie
rungsmedium sowie des Verpackungsmaterials und die Kontaktzeit
zwischen dem Sterilisierungsmedium und dem Verpackungsmaterial.
Diese Parameter müssen gegen die Zeit, die zum Trocknen oder
Entlüften des Sterilisierungsmediums aus dem Verpackungsmateri
al erforderlich ist, sowie gegen die gewünschte Geschwindigkeit
des Verpackungsverfahrens insgesamt abgewogen werden. Das bei
der Nahrungsmittelverpackung am meisten verwendete Sterilisie
rungsmittel ist Wasserstoffperoxid, da es relativ billig ist,
Bakterien und andere Mikroorganismen schnell abtötet und von
den Behörden zur Verwendung in der Nahrungsmittelindustrie ge
nehmigt ist, womit die Erfordernisse der Verpackungsindustrie
erfüllt sind. Ein weiteres brauchbares Sterilisierungsmittel
ist Ozon.
Bis jetzt wurde die Konzentration des Sterilisierungsmediums,
insbesondere wäßriges Wasserstoffperoxid, beim Mischen des Ste
rilisierungsmittels und Wasser nur grob geschätzt und dann nur
gelegentlich mittels altmodischer Labortitriermethoden gemes
sen. Folglich wird das Sterilisierungsmittel in dem Verfahren
mehr oder weniger über den Daumen gepeilt beigegeben, und es
wird nur grob geschätzt, ob es innerhalb der erforderlichen
Konzentrationsgrenzen liegt. Es besteht eine hohe Gefahr von
Schwankungen der Sterilisierungswirkung, da die Sterilisie
rungslösung nur einmal oder zweimal am Tag gemessen und nicht
kontinuierlich überwacht wird. Zur Kompensierung von Schwankun
gen der Konzentration wurde durch Erfahrung eine minimale Kon
taktzeit aufgestellt und fest eingehalten. Es besteht also der
Wunsch nach einer genaueren Methode zum Messen der Konzentrati
on, um eine Optimierung der Sterilisierungsparameter zu ermög
lichen und bei der Sterilisierungsoperation sowohl Zeit als
auch Energie zu sparen und damit ein verbessertes und kosten
wirksameres Sterilisierungs- und Verpackungsverfahren vorzuse
hen.
Die Lichtabsorptionsspektrophotometrie und insbesondere UV-
Absorptionsspektrophotometrie ist sehr geeignet, um eine quan
titative Analyse einer Licht absorbierenden Substanz in einem
Probenmedium durchzuführen, da die Lichtabsorption einer Sub
stanz direkt von ihrer Konzentration abhängt, d. h. umgekehrt
proportional zu der Höhe der Maxima in der aufgezeichneten Kur
ve aus dem Ausgangssignal des Lichtstärkedetektors ist. Darüber
hinaus sind Lichtabsorptionsverfahren relativ leicht durchzu
führen, schnell, zuverlässig, nachvollziehbar und genau.
Alle Substanzen in Lösung oder Gasphase absorbieren Strahlung
bei verschiedenen charakteristischen Wellenlängen in dem elek
tromagnetischen Spektrum. Insbesondere absorbieren die meisten
Substanzen UV-Licht im UV-Abschnitt des Spektrums.
Normalerweise wird angenommen, daß UV-Licht von etwa 10 bis et
wa 400 nm reicht, während sichtbares Licht von etwa 400 bis et
wa 750 nm reicht. Der UV-Bereich ist in die UVA-, UVB- und UVC-
Spektren unterteilt. UVA reicht von etwa 320 bis etwa 400 nm,
UVB von etwa 280 bis etwa 320 nm und UVC von etwa 200 bis etwa
280 nm. Chemische UV-Analysen werden normalerweise bei längeren
Wellenlängen als 160 nm durchgeführt. Allerdings muß die Analy
se bei kürzeren Wellenlängen als 220 nm unter sauerstofffreien
Bedingungen durchgeführt werden, d. h. in Abwesenheit von Luft
oder Wasser, da die Absorption von Sauerstoff ansonsten die
Meßergebnisse stört und da Sauerstoff bei Bestrahlung dissozi
iert und Ozon erzeugt (wodurch die Messungen ebenfalls gestört
werden).
Nach den traditionellen Lichtabsorptionsanalyseverfahren, ins
besondere der UV-Lichtabsorption, wird die zu messende Substanz
in einem Medium gelöst oder verdampft, das bei der gleichen
charakteristischen Wellenlänge viel weniger als zu messende
Substanz selbst absorbiert. Die Stärke des Lichts, das durch
das Probenmedium übertragen wird, das die zu messende Substanz
enthält, sowie das Licht, das durch eine Bezugsprobe des Medi
ums übertragen wird, das die Substanz nicht enthält, wird er
faßt, und zwar bei der gleichen charakteristischen Wellenlänge.
Die beiden Ausgangssignale, die die Lichtstärken darstellen,
werden zur Berechnung der Konzentration der Substanz nach der
Beer-Lambert-Gleichung verwendet:
logI0/I = A (= Absorptionsgrad) = εLC d. h. I/I0 = 10- ε LC
worin I und I0 die Stärken des Licht sind, das durch die Probe bzw. die Bezugsprobe übertragen wird, ε der Absorptionskoeffi zient der spezifischen Substanz bei einer spezifischen Wellen länge in einem spezifischen Medium bei einer vorbestimmten Tem peratur ist, L die Länge des Überwachungspfades durch die zu messende Probe und C die Konzentration der Substanz in der Pro be ist. Da die Länge des Überwachungspfades, d. h. die Länge der gegebenenfalls verwendeten Meßzelle eine meßbare Konstante ist, und da die Absorptionskoeffizienten ε für verschiedene Medien und Substanzen bei unterschiedlichen Wellenlängen wohlbekannt und dokumentiert sind, können die Lichtstärken I und I0 konti nuierlich gemessen werden, und damit kann die Konzentration der Substanz in dem Medium kontinuierlich überwacht werden. Die Beer-Lambert-Gleichung gilt für jedes monochromatische Licht, d. h. Licht einer spezifischen Wellenlänge mit einer schmalen Spektralbandbreite.
worin I und I0 die Stärken des Licht sind, das durch die Probe bzw. die Bezugsprobe übertragen wird, ε der Absorptionskoeffi zient der spezifischen Substanz bei einer spezifischen Wellen länge in einem spezifischen Medium bei einer vorbestimmten Tem peratur ist, L die Länge des Überwachungspfades durch die zu messende Probe und C die Konzentration der Substanz in der Pro be ist. Da die Länge des Überwachungspfades, d. h. die Länge der gegebenenfalls verwendeten Meßzelle eine meßbare Konstante ist, und da die Absorptionskoeffizienten ε für verschiedene Medien und Substanzen bei unterschiedlichen Wellenlängen wohlbekannt und dokumentiert sind, können die Lichtstärken I und I0 konti nuierlich gemessen werden, und damit kann die Konzentration der Substanz in dem Medium kontinuierlich überwacht werden. Die Beer-Lambert-Gleichung gilt für jedes monochromatische Licht, d. h. Licht einer spezifischen Wellenlänge mit einer schmalen Spektralbandbreite.
Die Kalibrierung kann beispielsweise durch die Messung des
Lichts stattfinden, das durch eine Bezugsprobe übertragen wird.
Normalerweise kann eine solche Bezugsmessung mit dem gleichen
Gefäß oder der Meßzelle durchgeführt werden, die das Probenme
dium enthält, indem das Meßgefäß regelmäßig mit dem Gas oder
dem flüssigen Medium gespült wird, das die Probensubstanz nicht
enthält, oder alternativ durch Messung der Bezugsprobe in einer
anderen, identischen Meßzelle. Allerdings liegt ein Nachteil
bei der Messung durch zwei verschiedene Meßzellen darin, daß
schwer sichergestellt werden kann, daß beide Messungen unter
genau den gleichen Bedingungen durchgeführt werden.
Allerdings würde ein traditionelles Lichtabsorptionsmeßverfah
ren wie das oben beschriebene nicht bei einem Prozeß zur Steri
lisierung eines Verpackungsmaterials funktionieren, da störende
Materialien wie Schmutz und Staubpartikel, die in dem Sterili
sierungsfluid vorliegen, ebenso Licht absorbieren und die
Lichtabsorptionsmeßergebnisse stören würden.
Solche festen Teilchen liegen stets mehr oder weniger in dem
Sterilisierungsfluid bei einem Prozeß zur Sterilisierung von
Verpackungsmaterial vor. Verpackungsmaterialien mit einer Kern
schicht aus Pappe oder Karton kontaminieren die Sterilisie
rungslösung mit Faser- und Staubteilchen. Bei allen Arten von
flüssigen Sterilisierungsmedien bilden sich Luftblasen, die die
Ergebnisse ebenfalls stören würden. Bei einem Gasphasensterili
sierungsmedium stören Kondensationströpfchen an den Fenstern
des Meßgefäßes die Messungen. Ebenso würden Schmutz und Ablage
rungen an den Meßzellenfenstern, die insbesondere bei Verwendung
eines heißen Sterilisierungsmediums auftreten, die Licht
stärkemeßergebnisse stören.
Die japanische Patentanmeldung JP-A-01244341 beschreibt ein
Verfahren und ein Instrument zum Messen der Konzentration von
Ozon in einem Fluidmedium mittels Absorptionsmessungen bei zwei
Wellenlängen, wobei das Fluidmedium auch andere störende, Licht
absorbierende Substanzen wie Chlor, Schwefeldioxid oder Stick
stoffoxid enthält. Nach einer Ausführungsform ist die erste
Wellenlänge 254 nm, bei der sowohl Ozon als auch die anderen
Substanzen absorbierend sind, während die zweite Wellenlänge
184,9 nm ist, bei der nur die anderen Substanzen Licht absor
bieren. Messungen bei einer Wellenlänge von 184,9 nm beschrän
ken den Typ des Probenmediums allerdings auf solche Medien, die
weder Luft noch Wasser oder Feuchtigkeit enthalten, da Sauer
stoff unter dem Einfluß einer solchen kurzwelligen UV-Strahlung
zur Bildung von Ozon reagiert. Dadurch werden die Messungen un
weigerlich gestört, wenn die zu bestimmende Substanz Licht im
gleichen Wellenlängenbereich wie Ozon absorbiert.
Nach einer zweiten Ausführungsform ist die erste Wellenlänge
254 nm, während die zweite Wellenlänge 436 oder 546 nm ist,
oder beide Wellenlängen werden als eine zweite oder dritte Wel
lenlänge gemessen.
Allerdings garantiert das duale Wellenlängenmeßverfahren, d. h.
das Verfahren der Messung der Lichtabsorption bei zwei unter
schiedlichen Wellenlängen, immer noch nicht die Genauigkeit,
die für einige Meßanwendungen erforderlich ist. Die Licht
quelle, die das durch das Probenmedium zu übertragende Licht
liefert, emittiert nicht zu unterschiedlichen Zeitpunkten die
gleiche Lichtmenge. Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit
dem Alter der Lichtquelle ab, aber der Stärke ändert sich auch
mit Schwankungen im elektrischen System und der Spannungsver
sorgung. Die JP-A-01244341 erwähnt, daß nach dem Stand der
Technik bei der Messung bei nur einer Wellenlänge auch die
Stärke des direkt von der Lampe emittierten Lichts gemessen
kann, ehe es durch die Probe übertragen wird, um Schwankungen
bei den Emissionen von der Lampe zu kompensieren.
Allerdings wird in der JP-A-01244341 angenommen, daß Schwan
kungen der Stärke des von der Lampe emittierten Lichts aufgeho
ben werden, indem bei zwei unterschiedlichen Wellenlängen ge
messen wird, da die Stärkeabweichung bei beiden Wellenlängen
gleich wäre.
Dies ist aber nicht wahr und kann nur für bestimmte Zwecke an
genommen werden, wo keine hohe Genauigkeit benötigt wird, und
wenn die beiden Wellenlängen aus einem schmalen Teil des Spek
trums, d. h. relativ nahe beieinander ausgewählt sind, Wir haben
herausgefunden, daß es für die Zwecke einer genauen Bestimmung
der Konzentration einer Substanz in einem Medium erforderlich
ist, die Schwankungen der Lampe bei der ersten Wellenlänge sowie
der zweiten zu kompensieren. Für unsere Zwecke ist es erwünscht,
Konzentrationen mit einer Genauigkeit von bis zu +/-3%,
bevorzugt 2% zu bestimmen.
So war es bekannt, die Konzentration verschiedener Substanzen in
einem flüssigen oder gasförmigen Medium mittels der Absor
ptionsspektrophotometrie zu messen.
Weiterhin ist es beispielsweise aus den US 3 895 233, US 3 544 789,
US 4 470 697 oder auch der US 2 761 067 bekannt, die Kon
zentrationen verschiedener Substanzen in einem flüssigen oder
gasförmigen Medium mittels der Absorptionsspektrophotometrie zu
messen, wobei Schwankungen der Stärke des von der Lichtquelle
emittierten Lichts durch die Messung der Stärke des Lichts der
emittierten Wellenlängen durch Photodetektoren und entsprechende
Steuereinheiten vor dem Durchlaufender Probe kompensiert
werden. So kann aufgrund der Kenntnis des jeweilig aktuell
emittierten Lichts, das dann auch die entsprechende Probe
durchläuft, eine Schwankung bzw. eine Drift der Lichtquelle
kompensiert werden.
Es war aber noch nicht bekannt, die Konzentration eines Steri
lisierungsmittels in einem Sterilisierungsmedium durch Lichtab
sorptionsverfahren in Verbindung mit dem Prozeß der Sterilisie
rung eines Verpackungsmaterials zur Verpackung von Nahrungs
mitteln zu messen. Heute stehen auf dem Markt keine Verfahren
oder Instrumente zur Verfügung, um mit ausreichender Genauigkeit
die Konzentration von Substanzen wie beispielsweise Wasser
stoffperoxid oder Ozon mittels Lichtabsorptionsspektrophoto
metrie in solchen kontaminierten Sterilisierungsmedien zu
messen, wie sie bei der Sterilisierung von Verpackungsmateria
lien verwendet werden.
Darüber hinaus wurden noch kein universelles Verfahren und keine
universelle Anordnung vorgesehen, die gleichmäßig gut mit
ausreichender Genauigkeit funktioniert, um unterschiedliche
Sterilisierungssubstanzen wie Ozon oder Wasserstoffperoxid in
unterschiedlichen Fluidmedien wie Luft, Gas/Dampf oder einer
wässrigen Lösung mittels Lichtabsorptionsspektrophotometrie in
solchen kontaminierten Sterilisierungsmedien zu messen, wie sie
bei der Sterilisierung von Verpackungsmaterialien verwendet
werden.
Die verschiedenen, heute auf dem Markt verfügbaren Instrumente
besitzen für Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungen eine
zu niedrige Genauigkeit und sind übertrieben teuer. Sie funktio
nieren mit Leitfähigkeitsverfahren und messen nur sehr niedrige
Konzentrationen.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Be
stimmen der Konzentration einer sterilisierenden Substanz in
einem sterilisierenden Medium zum Sterilisieren von Verpakkungen
vorzusehen, die mit ausreichender Genauigkeit funktioniert, und
zwar trotz der Anwesenheit interferierender Materialien wie
gelegentlicher Gasblasen, Tröpfchen, Schmutz, Staub oder
Abscheidungsteilchen in dem Meßmedium und an den Meßge
fäßfenstern.
Ferner liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, ein solches Ver
fahren zur Messung der Konzentration einer sterilisierenden
Substanz vorzusehen, das gleich gut in wässrigen sowie Luft
enthaltenden Gasphasenmedien funktioniert.
Ebenso liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Anwendung
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung vorzusehen.
Insbesondere liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Ver
fahren zum Verpacken eines Nahrungsmittels in Packungen vorzu
sehen, wobei das Verpackungsmaterial sterilisiert wird, um eine
verlängerte Lebensdauer für das Nahrungsmittel zu erhalten, und
wobei die Konzentration des Sterilisierungsmittels in dem Steri
lisierungsmedium mit ausreichender Genauigkeit überwacht und
innerhalb der erwünschten Konzentrationsgrenzen kontrolliert
werden kann.
Darüber hinaus liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, eine
Maschine oder Anordnung zum Verpacken von Nahrungsmitteln in
Packungen vorzusehen, die Mittel aufweist, um mit ausreichender
Genauigkeit die Konzentration des Sterilisierungsmittels in dem
sterilisierenden Medium zu überwachen und innerhalb der er
wünschten Konzentrationsgrenzen zu halten.
Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden durch die
Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 13 gelöst. Vor
teilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen, insbesondere in den ne
bengeordneten Ansprüchen 5 und 16, gekennzeichnet und dort be
schrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verpacken eines Nahrungs
mittels in Packungen sowie die entsprechende Anordnung zum Ver
packen eines Nahrungsmittels in Packungen nutzt die Messung des,
Lichtabsorptionsgrades bei zwei verschiedenen Wellenlängen, so
daß die störenden Einflüsse merklicher Mengen interferierender
störender Materialien wie Staubteilchen, Schmutz und Gasblasen
kompensiert werden. Zur Kompensierung von Schwankungen der
Stärke des von der Lichtquelle emittierten Lichts werden Mes
sungen der Stärke des Lichts von der Lichtquelle, das aber noch
nicht durch die Probe des sterilisierenden Mediums gelaufen ist,
bei jeder der zwei verschiedenen Wellenlängen gleichzeitig mit
den Messungen des Absorptionsgrades durchgeführt, so daß die
Konzentration der Substanz, die zur Sterilisierung verwendet
wird, auf der Grundlage der Messungen der Lichtstärke an der
Lichtquelle auf Fehler korrigiert und bestimmt werden kann.
Durch Auswahl der ersten Wellenlänge aus dem UV-Spektrum und der
zweiten Wellenlänge aus dem sichtbaren Spektrum kann die stö
rende Absorption aus interferierendem Material wie Staubteil
chen, Fasern, Kondensationströpfchen und kleinere Mengen von
Glasblasen äußerst wirksam kompensiert werden. Die zu messenden
Substanzen sind häufig Breitband-UV-Absorptionssubstanzen wie
beispielsweise Ozon oder Wasserstoffperoxid, die allerdings
wesentlich weniger oder überhaupt kein Licht im sichtbaren
Spektrum absorbieren. Andererseits
absorbiert der Typ des interferierenden Materials im
wesentlichen die gleiche Menge Licht im UV-Spektrum und im
sichtbaren Spektrum.
Die erste(n) Wellenlänge(n) ist(sind) bevorzugt zwischen 220 nm
und etwa 320 nm ausgewählt, da dieser Bereich ausreichend weit
vom sichtbaren Spektrum entfernt ist und der üblicherweise ver
wendete Typ von Breitbandabsorptionssubstanzen ihre Absorpti
onsmaxima in diesem Wellenlängenbereich haben. Durch Messung
bei Wellenlängen, wo die Substanz eine adäquate und ausreichend
starke Absorption hat, wird eine höhere Genauigkeit erhalten.
Ebenso ist von großer Bedeutung, bei welchen Wellenlängen die
Lichtquelle Licht mit ausreichend hoher Stärke emittiert. Die
am meisten bevorzugte Lichtquelle von den heute auf dem Markt
bekannten ist die Niederdruck-Quecksilberlampe, die eine starke
Emission von Licht bei 254 nm, genauer bei 253,7 nm hat. Dem
entsprechend ist(sind) die bevorzugte(n) erste(n) Wellenlän
ge(n) bei etwa 254 nm ausgewählt. Eine weitere, mäßigere Emis
sion von Licht findet bei etwa 313 nm statt, was für einige
Anwendungen ebenso bevorzugt sein kann.
Die zweite(n) Wellenlänge(n) sollte(n) dann unter Wellenlängen
von etwa 385 nm und länger, bevorzugt von Wellenlängen zwischen
etwa 400 nm und 700 nm und am bevorzugten von etwa 436 nm
und/oder etwa 546 nm gemessen werden.
Nach einer bevorzugten Variante wird
die Kalibrierung mittels einer Messung durch eine Bezugsprobe
durchgeführt, die das gleiche Fluidmedium wie die Meßprobe,
aber keine oder wesentlich weniger der zu messenden Substanz
enthält. Durch Messung der Stärke des durch die Probe sowie
durch eine Bezugsprobe übertragenen Lichts, bei der(den) ersten
sowie der(den) zweiten Wellenlänge(n) und durch Anwendung der
erhaltenen Werte auf die Beer-Lambert-Gleichung, kann der
Lichtabsorptionsgrad bei jeder Wellenlänge bestimmt werden.
Wie oben erläutert, kann die Kalibrierungsmessung in einer an
deren, aber identischen Meßzelle durchgeführt werden, die nur
die Bezugsprobe enthält, oder alternativ in der gleichen Be
zugszelle, aber zu einem anderen Zeitpunkt. Das letztgenannte
Verfahren ist bevorzugt, da es höhere Sicherheit gegen Unter
schiede in der Strömung der Proben und gegen Unterschiede zwi
schen den zwei Überwachungsraumfenstern bietet.
Das Verfahren funktioniert besonders gut für UV-Breitband
absorptionssubstanzen, die kein oder wesentlich weniger Licht
im sichtbaren Spektrum absorbieren. Am geeignetsten kann die
Konzentration von Wasserstoffperoxid oder Ozon
nach dem Verfahren der Erfindung gemessen werden,
da diese Substanzen solche UV-Breitbandabsorptionseigenschaften
haben. Wasserstoffperoxid und Ozon sind auch die in der Nah
rungsmittel- und Nahrungsmittelverpackungsindustrie am häufig
sten verwendeten Sterilisierungssubstanzen.
In der Nahrungsmittelverpackungsindustrie wird das Sterilisie
rungsmedium meist von einem Fluid-, Flüssigkeits- oder Gaspha
senmedium geführt, das Wasser, Feuchtigkeit und/oder Luft ent
hält. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist
das Medium ein wäßriges Medium. Nach einer weiteren bevorzug
ten Ausführungsform ist das Medium
ein Gemisch aus Luft und einem Gasphasendampf der sterilisie
renden Substanz, alternativ ein Gemisch aus Luft, wäßriger
Feuchtigkeit (Dampf) und dem gasförmigen Sterilisierungsmittel.
Luft und Wasser sind bevorzugt, da sie unter Gesichtspunkten
der Umwelt sowie der Nahrungsmittelhygiene harmlose Medien sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Konzentration
in einem wäßrigen Sterilisierungsmedium, das Wasserstoffperoxid
als Sterilisierungsmittel enthält, bevorzugt bei einer ersten
Wellenlänge von etwa 313 nm gemessen, während die zweite Wel
lenlänge aus etwa 436 oder etwa 546 nm ausgewählt ist. Wäßrige
Wasserstoffperoxidsterilisierungsmedien erfordern normalerweise
eine Konzentration von 1-50 Gew.-% für eine ausreichende Ste
rilisierungswirkung. Eine sehr übliche Konzentration, die in
der Nahrungsmittelverpackungsindustrie verwendet wird, liegt
bei etwa 35 Gew.-%. Wird Wasserstoffperoxid als Sterilisierungsmittel
mit einer Sterilisierung mittels UV-Licht
strahlung oder ähnlichem kombiniert, dann können die Konzentra
tionen von Wasserstoffperoxid viel niedriger sein, wie bei
spielsweise 0,1-1 Gew.-%. Zum Messen der höheren Konzentra
tionen von wäßrigem Wasserstoffperoxid, wie sie heute häufig in
der Verpackungsindustrie verwendet werden, wird der erste Wel
lenlängenabsorptionsgrad bevorzugt bei etwa 313 nm gemessen, da
Wasserstoffperoxid bei dieser Wellenlänge mäßiger absorbiert
und die Ausgangssignale deshalb die Absorptionsverhältnisse ad
äquater wiedergeben. Die Länge der Meßzelle kann am geeignet
sten zwischen 0,5 und etwa 5 mm liegen.
Für Messungen des Lichtabsorptionsgrades von Ozon oder Gaspha
senwasserstoffperoxid wird die erste Wellenlänge am vorteilhaf
testen aus etwa 254 nm ausgewählt. Die Länge des Überwachungs
pfades liegt je nach der Konzentration in dem Probenmedium be
vorzugt zwischen etwa 10 und etwa 250 mm, wenn der Absorptions
grad des Gasphasenwasserstoffperoxids gemessen wird.
Allerdings liegt die Länge des
Überwachungspfades zur Messung von Ozon je nach der Konzentra
tion in dem Probenmedium bevorzugt zwischen etwa 0,5 und 5 mm.
Wenn ein heißes Sterilisierungsmedium verwendet wird, kann es
notwendig sein, die höhere Temperatur bei der Berechnung der
Konzentration der Sterilisierungssubstanz je nach der verwende
ten Sterilisierungssubtanz zu kompensieren. Die Beziehung zwi
schen der Konzentration C und der absoluten Temperatur T läßt
sich allgemein wie folgt ausdrücken:
1/C = αe-1/T; worin α eine lineare Konstante ist.
1/C = αe-1/T; worin α eine lineare Konstante ist.
Wenn darüber hinaus ein spezielles flüssiges Sterilisierungs
mittel bei Erwärmung Gasblasen erzeugt, wie dies bei einer wäß
rigen Wasserstoffperoxidlösung bei etwa 70°C der Fall ist, dann
kann es notwendig sein, die Blasen in der heißen Sterilisie
rungsflüssigkeit zu entfernen oder wenigstens ihre Menge zu re
duzieren, ehe sie durch die Konzentrationsmeßanlage geführt
wird.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Vor
richtung zum Überwachen der Konzentration einer Licht absorbie
renden Substanz in einer Probe in Anwesenheit eines interferie
renden Materials vorgesehen.
Nach dem oben Erwähnten
ist die Lichtquelle vorteilhaft von dem Typ,
der Licht mit Wellenlängen zwischen etwa 220 nm und etwa 320 nm
sowie Licht einer zweiten Wellenlänge oder eines Bereichs von
Wellenlängen von etwa 385 nm und länger emittiert. Am bevorzug
testen ist die Lichtquelle, die Licht mit solchen Wellenlängen
liefert, eine Niederdruckquecksilberlampe.
Eine bevorzugte Vorrichtung nach der Er
findung, weist folgendes auf: eine Lichtquelle, einen Über
wachungspfad (L), Meßmittel in Form von Detektoren, die Detek
torausgangssignale liefern, sowie Rechenmittel zum Ableiten der
wahren Konzentration mit hoher Genauigkeit, indem die Beer-
Lambert-Gleichung auf die Ausgangssignale angewendet wird. Eine
Kalibrierungsmessung wird mittels
Detektoren durchgeführt, die das durch eine Bezugsprobe über
tragene Licht erfassen, die das gleiche Fluidmedium wie die
Meßprobe, aber wesentlich weniger der zu messenden Substanz
enthält, wobei die Detektoren dazu geeignet sind, die Licht
stärke bei der(den) ersten bzw. der(den) zweiten Wellenlänge(n)
zu messen. Durch Messung der Stärke des durch die Probe sowie
durch eine Bezugsprobe übertragenen Lichts bei der(den) ersten
sowie der(den) zweiten Wellenlänge(n) kann der Lichtabsorpti
onsgrad der Probe bei jeder der ersten und der zweiten Wellen
längen bestimmt werden.
Bei der Bestimmung der Konzentration von Ozon beträgt die Länge
des Überwachungspfades bevorzugt von etwa 0,5 bis etwa 5 mm,
und die ersten und dritten Detektoren sind dazu geeignet, die
Lichtstärke bei etwa 254 nm zu messen.
Bei der Bestimmung der Konzentration von Wasserstoffperoxid in
einem Gasphasenmedium beträgt die Länge des Überwachungspfades
bevorzugt von etwa 10 bis etwa 250 mm, und die ersten und die
dritten Detektoren sind dazu geeignet, die Lichtstärke bei etwa
254 nm zu messen.
Bei der Bestimmung der Konzentration von Wasserstoffperoxid in
einem wäßrigen Medium beträgt die Länge des Überwachungspfades
bevorzugt von etwa 0,5 bis etwa 5 mm, und die ersten und die
dritten Detektoren sind dazu geeignet, die Lichtstärke bei etwa
313 nm zu messen.
Wenn die Menge von Gasblasen in einem flüssigen Sterilisie
rungsmedium zu hoch wird, was beispielsweise der Fall sein
kann, wenn eine wäßrige Lösung von etwa 35 Gew.-% auf 50-70°C
erwärmt wird, dann kann die Menge von Gasblasen reduziert wer
den müssen, indem die Gasblasen von der Flüssigkeit getrennt
werden, ehe die Konzentration bestimmt wird. Die Vorrichtung
sollte dann eine Einrichtung zum Reduzieren der Menge von Gas
blasen umfassen.
Ebenso kann bei einigen flüssigen Sterilisierungsmedien wie bei
einer wäßrigen Lösung von etwa 35 Gew.-% Wasserstoffperoxid die
Konzentration bei einer spezifizierten Wellenlänge merklich mit
der Temperatur schwanken. Deshalb sollte die Konzentrationsmeß
vorrichtung eine Einrichtung zum Messen der Temperatur der
Flüssigkeit umfassen, um solche Schwankungen zu kompensieren.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfah
ren zum Verpacken eines Nahrungsmittels in Packungen vorgese
hen, das wenigstens die Schritte aufweist, daß ein Verpackungs
material oder Packungen durch ein sterilisierendes Medium sterilisiert
werden, das eine sterilisierende Substanz enthält,
die sterilisierten Packungen mit einem Nahrungsmittel gefüllt
werden und die Packungen versiegelt werden, wobei das Verfahren
ferner die Bestimmung der Konzentration der sterilisierenden
Substanz in dem sterilisierenden Medium umfaßt.
Nach noch einem Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Maschine
zum Verpacken eines Nahrungsmittels in Packungen vorgesehen,
die eine Vorrichtung zur Konzentrationsbestimmung aufweist.
Das Verfahren und die Vorrichtung zum Überwachen der Konzentra
tion nach der Erfindung sind besonders zur Verwendung bei Ver
fahren und Maschinen zur Sterilisierung von Verpackungsmaterial
in der Nahrungsmittelverpackungsindustrie geeignet, da sie sehr
genaue Konzentrationsmessungen liefern, obwohl in dem sterili
sierenden Medium mit der Lichtabsorption interferierende Mate
rialien vorliegen, womit eine zuverlässigere Sterilisierung und
eine geringere Gefahr für Sterilisierungsmittelreste (aufgrund
von Übermengen an Sterilisierungsmittel) in den sterilisierten
Packungen sowie eine wirksamere Verwendung des Sterilisierungs
mittels möglich werden.
Weitere Vorteile und günstige kennzeichnende Merkmale bei dem
Verfahren und der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen.
Die Erfindung wird zwar im folgenden unter speziellem Bezug auf
eine Vorrichtung beschrieben, allerdings sei bedacht, daß die
vorliegende Erfindung im weitesten Umfang nicht ausschließlich
auf diese praktische Anwendung beschränkt ist, die beispielhaft
als eine unter vielen anderen denkbaren Anordnungen ausgewählt
ist, um das Verfahren nach der Erfindung durchzuführen, wie sie
in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.
Fig. 1 und 2 veranschaulichen jeweils schematisch eine
Vorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin
dung zum Überwachen der Konzentration einer Licht absorbieren
den Substanz.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Beispiel einer Füll- und Ver
packungsmaschine nach der Erfindung eines ähnlichen Typs, wie
er üblicherweise zum Füllen und Verpacken von flüssigen Nah
rungsmitteln verwendet wird, die heute auf dem Markt sind.
Fig. 4 zeigt die Sterilisierungseinheit der Verpackungsma
schine in Fig. 3.
Fig. 5 und 6 zeigen jeweils schematisch eine Ausführungs
form einer Verpackungs- und Füllmaschine 70 bzw. 80 nach der
Erfindung, die Sterilisierung mittels eines Gasphasensterili
sierungsmediums, mit einer Konzentrationsbestimmungsvorrichtung
10.
Fig. 7a und 7b veranschaulichen schematisch eine Gasbla
senreduziereinrichtung 90 zum Reduzieren oder Beseitigen von
Gasblasen in der Sterilisierungsflüsigkeit bzw. den Anschluß
einer solchen Einrichtung an die Konzentrationsmeßvorrichtung
10.
Insbesondere kann vorteilhaft die Konzentration von Substanzen
mit einem breiten Absorptionsband im UV-Spektrum, aber mit ei
ner nahezu bei null liegenden Lichtabsorption bei Wellenlängen
von mehr als 385 nm mittels des Verfahrens und der Vorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung gemessen werden. Typische Sub
stanzen sind Wasserstoffperoxid und Ozon.
Eine oder mehrere Lichtquellen 11 sind vorgesehen, um Licht mit
geeigneten Wellenlängen zu liefern.
Bevorzugte Lichtquellen nach der Erfindung sind diejenigen, die
Licht mit Wellenlängen liefern, das von den kürzeren UV-Spek
trum-Wellenlängen UVB und UVC, d. h. von etwa 220 bis etwa 320 nm
reicht, sowie Licht aus den Wellenlängen des sichtbaren Be
reichs, also länger als etwa 385 nm. Beispiele solcher Licht
quellen sind Lampen des Gasentladungstyps, die ein Breitspek
trumlicht liefern, z. B. eine Xenonlampe oder alternativ Hoch-
oder Niederdruckquecksilberlampen. Allerdings können auch UV-
Laservorrichtungen nach der bevorzugten Ausführungsform der Er
findung verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, mit
tels einer oder mehrerer Laser-Dioden UV-Licht mit einer oder
mehreren vorbestimmten Wellenlängen zu liefern. Dann muß eine
weitere Lichtquelle für sichtbares Licht vorgesehen sein, um
Licht aus den sichtbaren Spektren zu liefern.
Für Licht mit anderen Wellenlängen können andere, dem Fachmann
wohlbekannte Lichtquellen verwendet werden.
Am bevorzugtesten ist die Lichtquelle eine Niederdruckquecksil
berlampe der heute im Handel erhältlichen Typen, da sie eine
UV-Spektrallinie bei einer vorbestimmten Wellenlänge mit mini
maler Bandbreite und hoher Stärke sowie Licht in den sichtbaren
Spektren liefern kann. Die tatsächliche UV-Wellenlänge liegt
bei etwa 254 nm und genauer bei 253,7 nm, und bei etwa 313
liegt eine weitere deutliche Spektrallinie vor. Aus dem Licht
strahl der UV-Quelle kann auch Licht mit anderen Wellenlängen
weggefiltert werden. Falls dies gewünscht ist, beispielsweise
im Falle einer Niederdruckquecksilberlampe, kann das von der
Lampe emittierte Licht mittels einer Kollimatorlinse 1 längs
eines Lichtstrahlpfades zentriert werden. UV-Licht und sichtba
res Licht können von wenigstens zwei verschiedenen Quellen 11,
11' oder einfach von der selben Quelle 11 geliefert werden.
Die Meßzelle oder der Überwachungsraum 12, der die zu messende
Gas- oder Flüssigkeitsprobe enthält, hat Fenster 12' aus Quarz
glas oder einem ähnlichen, optisch gut funktionierenden, trans
parenten Material. Das zu messende Probenmedium wird bevorzugt
gemessen, während es durch eine Meßzelle strömt. Für Substan
zen, die von UV-Strahlung beeinflußt werden können, wie für
Ozon oder Wasserstoffperoxid, ist es erwünscht, die Konzentra
tion in einem strömenden Probenmedium zu messen. Die Strömungs
geschwindigkeit des Probenmediums liegt dann vorteilhaft in der
Größenordnung von hundert bis einigen hundert ml/min.
Bei einer Verpackungs- und Füllmaschine, die gasförmige Steri
lisierungsmedien verwendet, kann die Meßvorrichtung vorteilhaft
um eine Leitung oder ein Rohr zum Transport der Gasströmung in
die Sterilisierungszone gebaut sein. Die Wände der Leitung sind
dann mit Fenstern 12' versehen, die beispielsweise aus Quarz
glas hergestellt sind, damit das Licht von der Lichtquelle
durchläuft, außerhalb der Leitungswand, in die gasförmige Strö
mung und weiter durch das Fenster 12' in der gegenüberliegenden
Leitungswand in den jeweiligen Lichtdetektor. Eine separate
Meßzelle, die außerhalb der normalen Leitung positioniert ist,
und eine separate Schleife, um die Meßzelle mit Probenmedium zu
versorgen, wären dann nicht nötig. Durch die direkte Messung in
der Versorgungsströmung des Probenmediums kann die Vorrichtung
einfacher konstruiert sein, wenn sie in einer Verpackungsma
schine installiert ist. Statt der Messung durch eine Meßzelle
wird die Lichtabsorption also durch einen Überwachungsraum ge
messen. Der Abstand zwischen den beiden Querzfenstern bildet
die Länge des Überwachungspfades (L). Insbesondere im Falle ei
nes heißen Gasphasenmedium führt eine separate Meßschleife zu
Problemen in Form von Kondensationströpfchen an den Überwa
chungsraumfenstern. Bei einer Sterilisierungsvorrichtung kann
der Überwachungsraum sogar von der Sterilisierungskammer selbst
gebildet sein. Dann sind Quarzfenster oder ähnliches an den ge
genüberliegenden Seiten der Kammer positioniert.
Das Probenmedium 40, d. h. das Sterilisierungsmedium oder ein
Bezugsmedium, das keine oder wesentlich weniger Sterilisie
rungssubstanz 40' enthält, wird durch die Meßzelle mit einer
solchen Rate geströmt, daß das Licht die sterilisierende Sub
stanz nicht beeinflussen kann. Die Strömungsrate kann tatsäch
lich sehr niedrig sein, sollte aber bevorzugt während der UV-
Bestrahlung zum Stillstand kommen, da eine bestimmte Sterili
sierungssubstanz dann aufgrund der hochenergetischen Strahlung
dissoziieren könnte.
Das Medium kann jede Flüssigkeit oder ein gasförmiges Medium
sein, das die Lichtabsorptionsmessungen nach der Erfindung
nicht stört. Normalerweise sind sterilisierende Medien wäßrig
oder basieren auf steriler Luft oder Luft enthaltendem heißen
Dampf. Allerdings sind auch andere Alternativen wie beispiels
weise ein reines Inertgas wie Stickstoff oder ein sterilisie
rendes Lösungsmittel verwendbar, das für das verpackte Produkt
harmlos wäre und kein Sicherheitsrisiko in der Umgebung des
Verpackungsprozesses darstellen würde. Die ersten und zweiten
Wellenlängen sollten bevorzugt derart gewählt sein, daß die zu
messende Substanz eine ausreichend unterschiedliche Lichtmenge
bei den zwei Wellenlänge absorbiert. Das Medium selbst sollte
bevorzugt wesentlich weniger Licht oder keines bei den gleichen
Wellenlängen wie die zu messende Substanz absorbieren.
Die Länge der Meßzelle oder der Überwachungspfad (L) durch das
Probenmedium, d. h. die Strecke, über die Licht durch das Pro
benmedium übertragen wird, kann nach dem gewünschten Meßbe
reich, d. h. dem Bereich von zu messenden Konzentrationen, dem
spezifischen Medium und der spezifischen Meßwellenlänge ausge
wählt sein.
Der Überwachungspfad (L) hat ein erstes Ende, an dem die Licht
quelle positioniert ist, und ein zweites Ende an der gegenüber
liegenden Seite des Überwachungsraums oder der Meßzelle von der
Lichtquelle, an dem eine Einrichtung zum Erfassen des durch das
Probenmedium übertragene Licht positioniert ist.
Demnach sind zum Erfassen und Messen des durch das Probenmedium
übertragenen Lichts erste und zweite Detektoren 14, 19 an der
gegenüberliegenden Seite der Meßzelle, an dem zweiten Ende des
Überwachungspfades positioniert. Der erste Detektor 14 ist be
vorzugt zum Erfassen von UV-Licht bei wenigstens einer vorbe
stimmten Wellenlänge geeignet. Jeder Standarddetektor ist ge
eignet, der bevorzugt zum Messen von Wellenlängen von 220-320 nm
vorgesehen ist, also beispielsweise eine UV-empfindliche
Photodiode.
Um das durch die Probe übertragene Licht auf die ausgewählten,
vorbestimmten Meßwellenlängen zu begrenzen, womit verhindert
wird, daß störendes Licht aus anderen diffusen Wellenlängen in
den Detektor eintritt, kann vorteilhaft ein optisches Filter 13
vor dem ersten Detektor 14 längs des Pfades des Lichtstrahls
positioniert sein. Ein solches optisches UV-Lichtfilter kann
vorteilhaft vom Typ Bandpaßfilter sein. Im Falle einer Licht
quelle, die nur Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines
Wellenlängenbereichs emittiert, wie einer Laserdiode, kann auf
das optische Filter verzichtet werden. Ebenso kann ein opti
sches Filter überflüssig sein, wenn der Detektor den erforder
lichen Bereich spektraler Empfindlichkeit hat.
Der zweite Detektor 19 ist bevorzugt zum Erfassen von Licht bei
einer vorbestimmten zweiten Wellenlänge oder einem Bereich von
Wellenlängen aus dem sichtbaren Spektrum geeignet, d. h. Wellen
längen, die länger als etwa 385 nm sind, bevorzugter im Bereich
von etwa 400 nm bis etwa 700 nm. Der zweite Detektor 19 ist ge
eigneterweise eine Photodiode und hat ein optisches Filter 18
des Typs sichtbar-aus-ein-Filter, um das ganze UV-Licht wegzu
filtern und nur sichtbares Licht durchzulassen. Insbesondere
bei Verwendung einer Niederdruckquecksilberlampe ist ein zwei
ter Detektor bevorzugt, der Licht von 436 nm und/oder 546 nm
messen kann, da sie bei diesen Wellenlängen gut definierte
Spektrallinien liefert.
Das von der(den) Lichtquelle(n) emittierte Licht kann also
durch das Probenmedium über einen einzigen Lichtstrahl übertra
gen werden, der Licht mehrerer unterschiedlicher Wellenlängen
aus dem UV- sowie dem sichtbaren Spektrum enthält (vgl. Fig.
1), wie beispielsweise im Falle einer Quecksilberlampe. Das
Licht der verschiedenen Wellenlängen kann auch von zwei oder
mehreren Lichtquellen geliefert werden und dann mittels dem
Fachmann wohlbekannter optischer Einrichtungen (Spiegel, Re
flektoren) zu nur einem gemeinsamen Lichtstrahl gesammelt wer
den. Alternativ (vgl. Fig. 2) kann Licht über zwei separate
Lichtstrahlen übertragen werden, einen zum Messen bei der er
sten vorbestimmten UV-Wellenlänge mittels des ersten Detektors
und den anderen zum Messen bei einer oder mehreren zweiten vor
bestimmten sichtbaren Wellenlängen oder einem Bereich von Wel
lenlängen mittels des zweiten Detektors. In letzterem Fall kann
sich darin eine Unbestimmtheit ergeben, daß die Lichtstrahlen
durch unterschiedliche Teile des Probenmediums oder sogar durch
unterschiedliche Meßzellen laufen, und daß die Menge störender
Substanzen unterschiedlich sein kann (Staubteilchen usw.). Der
erste Fall, d. h. die Lichtquelle(n) liefert(liefern) einen ein
zigen Lichtstrahl, ist also nach der Erfindung bevorzugt, um
das Licht zu erfassen, das bei zwei getrennten Wellenlängen
übertragen wird, wobei der Hauptlichtstrahl nach dem Durchlau
fen des Probenmediums in zwei Lichtstrahlen unterteilt werden
kann. Dies läßt sich vorteilhaft mittels eines Strahlenteilers
16 erreichen, der am zweiten Ende des Überwachungspfades längs
des Pfades des Lichtstrahls vor den Detektoren 14, 19 positio
niert ist, sowie die optischen Filter 13, 18, falls vorhanden.
Ein solcher Strahlenteiler kann ein Spiegel oder ein sogenann
ter Strahlenteilerkubus oder ein anderer Typ eines optischen
Fensters sein, das so ausgelegt ist, daß es einen Teil des
Lichts durchläßt und den anderen Teil des Lichts reflektiert.
Der Strahlenteiler 16 teilt demnach den Lichtstrahl in zwei ge
trennte Lichtstrahlen 20, 21, womit Licht zu der ersten bzw.
der zweiten Erfassungseinrichtung geliefert wird. Der erste
Lichtstrahl 20, der Licht zu dem ersten Detektor 14 liefert,
läuft bevorzugt durch ein erstes optisches Filter 13, ehe er
den Detektor erreicht, mit der Funktion, das in den Detektor
eintretende Licht auf die erste(n) vorbestimmte Wellenlänge(n)
zu begrenzen. Auf die gleiche Weise läuft der zweite Licht
strahl 21 bevorzugt durch ein zweites optisches Filter 18 mit
der Funktion, das in den zweiten Detektor 19 eintretende Licht
auf die zweite(n) vorbestimmte Wellenlänge(n) zu begrenzen.
Indem man einen Lichtstrahl von der Lichtquelle durch eine Pro
be des Fluidmediums 40 längs eines Überwachungspfades mit der
Länge L richtet, das die zu messende Substanz sowie alle inter
ferierenden Materialien enthält, die Stärke des durch das Pro
benmedium 40 bei der ersten Wellenlänge übertragenen Lichts 20'
erfaßt und auch Licht von der Lichtquelle durch die Bezugsprobe
40' längs eines Überwachungspfades mit der gleichen Länge L
richtet, die keine zu messende Substanz oder wesentlich weniger
enthält, und dann die Stärke des durch die Bezugsprobe 40' bei
der ersten Wellenlänge übertragenen Lichts erfaßt, werden erste
Detektorausgangssignale 15 und 15' erzeugt, um die Differenz
der Lichtstärke des durch die Probe bzw. die Bezugsprobe über
tragenen Lichts anzugeben. Durch Anwendung der Beer-Lambert-
Gleichung auf die Relativwerte der Ausgangssignale kann dann
die Konzentration der Licht absorbierenden Substanz normal be
stimmt werden. Nach der Erfindung wird die wahre Konzentration
der Substanz durch Korrektur bestimmt, indem die entsprechenden
zweiten Detektorausgangssignale 22, 22' aus den gleichen Mes
sungen bei der zweiten Wellenlänge verwendet werden, um den
Einfluß von Verunreinigungen in der Probe 40 aufzuheben.
Die analogen Detektorausgangssignale 15, 22 werden zu einer
Konvertierungseinrichtung zur Konvertierung in digitale Signale
übertragen und dann weiter zu einer Recheneinrichtung 36 zur
Berechnung und Auswertung der Konzentration nach der Beer-
Lambert-Gleichung. Gegebenenfalls können die Ausgangssignale
berechnet werden, um ferner einen Eingang für ein automatisches
Konzentrationsregelsystem zum Steuern der Dosierung der Sub
stanz in dem flüssigen oder Gasphasenmedium zu liefern. Damit
die Beer-Lambert-Gleichung angewendet werden kann, sollte die
Stärke des durch das Probenmedium sowie durch die Bezugsprobe
übertragenen Lichts gemessen werden, d. h. dem Medium, das frei
oder im wesentlichen frei von der zu messenden Substanz ist.
Wie oben erwähnt, kann dies vorteilhaft durchgeführt werden,
indem die Inhaltsstoffe einer einzigen Meßzelle immer mal von
Probe zu Bezugsprobe umgeschaltet werden. Alternativ kann die
Bezugsprobe in einer separaten Meßzelle gemessen werden, die
nur mit dem flüssigen oder gasförmigen Medium (ohne Probensub
stanz) gefüllt ist. Der erste Fall ist bevorzugt, da er die
höchste Zuverlässigkeit und Genauigkeit liefert. Nach einer be
vorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung kann
beim Messen von UV-empfindlichen Substanzen wie Ozon oder Was
serstoffperoxid die Bezugsprobe in der gleichen Meßzelle wie
das Probenmedium vorbereitet werden, indem die Strömung des
frischen, sauberen Probenmediums durch die Zelle für einen kur
zen Zeitraum angehalten wird, während das Probenmedium von dem
UV-Licht bestrahlt wird. Die UV-empfindliche Substanz wird dann
abgebaut und liefert ein flüssiges oder Gasphasenbezugsmedium,
das frei von der zu messenden Substanz sowie von interferieren
dem Material ist. Demnach kann eine automatische Kalibrierung
regelmäßig durchgeführt werden, während ansonsten die Konzen
tration der Substanz in dem strömenden Medium kontinuierlich
gemessen wird.
Die Berechnungen in der Recheneinrichtung werden bevorzugt nach
dem folgenden Schema durchgeführt:
- 1. Traditionell wird die Konzentration mittels der Beer-
Lambert-Gleichung bestimmt, d. h.
C = 1/εL.log(IUV(0)/IUV);
worin IUV(0) die Stärke des durch die Bezugsprobe, d. h. nur das Medium 40', bei der(den) ersten vorbestimmten UV-Licht- Wellenlänge(n) übertragenen UV-Lichts ist (erstes Detektoraus gangssignal 15'), und IUV die Stärke des durch das Probenmedi um, d. h. das Probenmedium, das die zu messende Substanz sowie jedes interferierende Material 40 enthält, bei der(den) ersten vorbestimmten UV-Licht-Wellenlänge(n) übertragenen UV-Lichts ist (erstes Detektorausgangssignal 15). - 2. Allerdings schwankt erfindungsgemäß die Stärke des übertra genen Lichts auch aufgrund von Verunreinigungen in dem flüssi gen oder gasförmigen Medium wie Staub und anderen mehr oder we niger festen Teilchen. Deshalb mußt das Verhältnis von IUV(0)/IUV um das Verhältnis zwischen (Ivis(0)/Ivis) korrigiert werden, worin Ivis(0) die Stärke des durch die Bezugsprobe, d. h. nur das Medium 40', bei der(den) zweiten vorbestimmten sichtbaren Licht-Wellenlänge(n) übertragenen Lichts ist (zweites Detektorausgangssignal 22'), und Ivis die Stärke des durch das Probenmedium, d. h. das Medium, das die zu messende Substanz sowie jedes interferierende Material 40 enthält, bei der(den) zweiten vorbestimmten sichtbaren Licht-Wellenlänge(n) übertragenen Lichts ist (zweites Detektorausgangssignal 22).
Demnach gilt
C = 1/εL.log((IUV(0)/IUV)(Ivis/Ivis(0)))
C = 1/εL.log((IUV(0)/IUV)(Ivis/Ivis(0)))
d. h.
C = 1/εL.log(Ivis/IUV) - 1/εL.log(Ivis(0)/IUV(0));
worin der zweite Term bei der Kalibrierung und Messung durch
die Bezugsprobe bestimmt wird und dann als konstanter Wert in
der Recheneinrichtung gespeichert werden kann. Das Verhältnis
(Ivis/IUV) wird also kontinuierlich gemessen.
- 1. Nach der Erfindung wird auch die Stärke des von der Lampe emittierten, aber nicht durch das Probenmedium übertragenen Lichts gemessen und als Detektorausgangssignal zu der Computer verarbeitungseinrichtung geliefert. Dies dient dem Zweck, die Tatsache zu kompensieren, daß die Stärke des von der Lampe emittierten Lichts mit der Zeit aufgrund des Alterns der Lampe oder Schwankungen in der Spannungsversorgung zu der Lampe schwanken kann. Solche Messungen können je nach der Qualität der Lampe, aber auch der Verwendung und dem Zweck der Messungen und den Anforderungen an die Genauigkeit der gemessenen Konzen tration nötig sein. Dies hat sich als sehr erwünschenswert zum Zwecke von Konzentrationsmessungen bei der Sterilisierung von Verpackungsmaterialien, Packungen oder Anlagen für Nahrungsmit telverpackungszwecke herausgestellt.
- 2. Das Verhältnis (IUV(0)/IUV) sollte also durch das Verhältnis zwischen (IUVref(0)/IUVref) eingestellt werden, worin IUVref(0) die Stärke des von der Lichtquelle bei der(den) er sten vorbestimmten UV-Licht-Wellenlänge(n) emittierten UV- Lichts zu dem Zeitpunkt ist, wo die Bezugsprobe gemessen wird (drittes Detektorausgangssignal 29'), und IUVref die Stärke des von der Lichtquelle bei der(den) ersten vorbestimmten UV-Licht- Wellenlänge(n) emittierten Lichts zu dem Zeitpunkt ist, wo die Bezugsprobe gemessen wird (drittes Detektorausgangssignal 29).
Für manche Zwecke kann gefordert sein, daß die Stärke des von
der Lichtquelle emittierten Lichts bei unterschiedlichen Wel
lenlängen variiert. Eine solche Forderung ist allerdings für
die meisten Lichtquellen nicht wahr und führt zu einer geringe
ren Genauigkeit bei den Berechnungen der Konzentration. Im Falle
einer Niederdruckquecksilberlampe und Anforderungen an hohe
Genauigkeit wie +/-35, bevorzugt +/-2% bei Konzentrationsmes
sungen ist eine solche Forderung nicht empfohlen. Dies hängt
natürlich wiederum von den Umständen und Zwecken der Messungen
ab. Insbesondere beeinflussen auch Veränderungen der Umgebung
der Meßvorrichtung wie Temperaturänderungen auch die Funktion
der Lampe und die Stärke des Lichts unterschiedlich bei unter
schiedlichen Wellenlängen. Das Verhältnis der Lampenstärken bei
unterschiedlichen Wellenlängen kann damit mit Veränderungen der
Umgebungstemperatur schwanken. Temperaturveränderungen sind in
der Umgebung von Verpackungs- und Füllmaschinen üblich.
- 1. Deshalb sollte die Stärke des von der Lichtquelle emittier ten Lichts bei der(den) ersten sowie der(den) zweiten vorbe stimmten Wellenlänge(n) gemessen werden. Das Verhältnis (IUV(0)/IUV) sollte ferner durch das Verhältnis zwischen (IVISref(0)/IVISref) eingestellt werden, worin IVISref(0) die Stärke des von der Lichtquelle bei der(den) zweiten vorbestimm ten Wellenlänge(n) emittierten Lichts zu dem Zeitpunkt ist (viertes Detektorausgangssignal 35'), wo die Bezugsprobe gemes sen wird, und IVISref die Stärke des von der Lichtquelle bei der(den) zweiten vorbestimmten UV-Licht-Wellenlänge(n) emit tierten Lichts zu dem Zeitpunkt ist, wo das Probenmedium gemes sen wird (viertes Detektorausgangssignal 35).
- 2. Dementsprechend kann die Konzentration wie folgt berechnet
werden:
C = 1/εL.log((IUV(0)/IUV)(Ivis/Ivis(0)) (IUVref/IUVref(0))(IVISref(0)/IVISref))
d. h.
C = 1/εL.log(IUVref/IUV)(Ivis/IVISref) - 1/εL.log((IUVref(0)/IUV(0))(Ivis(0)/IVISref(0)));
worin der zweite Term bei der Kalibrierung und Messung durch die Bezugsprobe bestimmt wird und dann als konstanter Wert in der Recheneinrichtung gespeichert werden kann. Also müssen nur IUVref, IUV, IVIS und IVISref kontinuierlich gemessen werden.
Die Genauigkeit bei den Konzentrationsmessungen nach dieser be
vorzugten Ausführungsform beträgt +/-3%, bevorzugt +/-2%, was
beim Prozeß der Sterilisierung von Verpackungsmaterialien er
wünscht ist.
Bei der Sterilisierung mit einem Gasphasensterilisierungsmedium
können die Kompensation und Wiederberechnung nach den Druck-
und Temperaturschwankungen durchgeführt werden.
Wenn das Sterilisierungsmedium eine Flüssigkeit ist, dann kann
ebenso der Einfluß der Temperatur des Mediums auf seine Dichte
kompensiert werden.
Außerdem kann der Absorptionskoeffizient für einige flüssige
Medien mit der Temperatur bei einer gegebenen Wellenlänge
schwanken. Insbesondere im Falle einer Wasserstoffperoxidlösung
mit einer höheren Konzentration (etwa 35 Gew.-%) bei Umge
bungstemperatur kann die Konzentration der Wasserstoff
peroxidlösung bei einer Temperaturerhöhung bis etwa 70°C auf
etwa 45 Gew.-% steigen, wenn bei einer Wellenlänge von 313 nm
gemessen wird. Die Beziehung zwischen der Konzentration C und
der absoluten Temperatur T kann dann allgemein als
1/C = αe-1/T ausgedrückt werden, worin α eine lineare Kon
stante ist. Bei einer Wellenlänge von 254 nm ist dieser Effekt
allerdings zu vernachlässigen.
Unter Bezug auf Fig. 1 kann demnach die Vorrichtung ferner ei
nen zweiten Strahlenteiler 23 und eine dritte Erfassungs
einrichtung 24 mit einem dritten optischen Filter 25 und einem
dritten Detektor 26 aufweisen, wobei der Strahlenteiler 23 das
Licht von der Lichtquelle in einen Hauptstrahl 27 und einen
dritten Lichtstrahl 28 teilt und zwischen der Lichtquelle 11
und dem ersten Ende des Überwachungspfades (L) positioniert
ist, wobei der Hauptlichtstrahl 27 durch das Probenmedium längs
des Überwachungspfades gerichtet ist, wobei die dritte Erfas
sungseinrichtung 24 zum Messen von UV-Licht der ersten Wellen
länge ausgelegt und längs des dritten Lichtstrahls 28 positio
niert ist, womit ein Bezugsausgangssignal 29 (entsprechend IUVref(0)
bzw. IUVref) zur Kompensation für Schwankungen der
Stärke des von der Lichtquelle bei der ersten Wellenlänge über
tragenen Lichts geliefert wird. Das dritte optische Filter und
der Detektor sind bevorzugt identisch mit dem ersten optischen
Filter 13 und dem Detektor 14. Die Vorrichtung weist dann fer
ner einen dritten Strahlenteiler 30 und eine vierte Erfassungs
einrichtung 31 mit einem vierten optischen Filter 32 und einem
vierten Detektor 33 auf, wobei der dritte Strahlenteiler von
dem dritten Lichtstrahl 28 einen vierten Lichtstrahl 34 abteilt
und zwischen dem zweiten Strahlenteiler 23 und der dritten und
der vierten Erfassungseinrichtung positioniert ist, wobei die
vierte Erfassungseinrichtung 31 zum Messen von Licht der zwei
ten Wellenlänge ausgelegt und längs des vierten Lichtstrahls 34
positioniert ist, womit ein Bezugsausgangssignal 35
(entsprechend IVISref(0) bzw. IVISref) zur Kompensation für
Schwankungen des von der Lichtquelle bei der zweiten Wellenlän
ge übertragenen Lichts geliefert wird.
Das vierte optische Filter und der Detektor sind bevorzugt
identisch mit dem zweiten optischen Filter 18 und dem Detektor
19. Es werden also dritte und vierte Detektorausgangssignale
29; 35 geliefert, die die Stärke des von der Lampe zu einem be
stimmten Zeitpunkt emittierten Lichts darstellen.
Eine alternative Anordnung besteht nach Fig. 2 darin, daß zwei
Lichtstrahlen durch zwei unterschiedliche, aber identische
Überwachungsräume 12 gerichtet werden, wobei für entsprechende
Teile die gleichen Bezugsziffern verwendet werden.
In Fig. 2 liefert die Lichtquelle 11 oder, je nachdem, die
Lichtquellen 11, 11' zwei Hauptstrahlen 20, 21, die jeweils
durch eine Meßzelle 12 oder durch unterschiedliche Überwa
chungsräume 12 zu übertragen sind, die beide das Probenmedium
enthalten und die gleiche Länge des Überwachungspfades L haben.
An dem zweiten Ende des Überwachungspfades der ersten Meßzelle
ist längs des Lichtstrahls 20 ein erster Detektor 14 positio
niert, um die Stärke des bei der(den) ersten Wellenlänge(n)
übertragenen Lichts zu erfassen. Normalerweise läuft das Licht
zuerst durch ein erstes optisches Filter 13, um das zu erfas
sende Licht nur auf Licht der ersten Wellenlänge(n) zu be
schränken. Ebenso ist an dem zweiten Ende des Überwachungspfa
des der zweiten Meßzelle längs des Lichtstrahls 21 ein zweiter
Detektor 19 positioniert, um die Stärke des bei der(den) zwei
ten Wellenlänge(n) zu erfassen. Normalerweise läuft das Licht
zuerst durch ein zweites optisches Filter 18, um das zu erfas
sende Licht nur auf Licht der zweiten Wellenlänge(n) zu be
schränken.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die
Vorrichtung dann ferner einen ersten Strahlenteiler 23 und eine
dritte Erfassungseinrichtung 24 mit einem dritten optischen
Filter 25 und einem dritten Detektor 26 aufweisen, wobei der
Strahlenteiler 23 das Licht von der Lichtquelle in einen Haupt
strahl 20 und einen dritten Lichtstrahl 28 teilt und zwischen
der Lichtquelle 11 und dem ersten Ende des Überwachungspfades L
positioniert ist, wobei der Hauptlichtstrahl 20 durch das Pro
benmedium längs des Überwachungspfades gerichtet ist, wobei die
dritte Erfassungseinrichtung 24 zum Messen von UV-Licht der er
sten Wellenlänge ausgelegt und längs des dritten Lichtstrahls
28 positioniert ist, womit ein Bezugsausgangssignal 29 zur Kom
pensation für Schwankungen der Stärke des von der Lichtquelle
bei der ersten Wellenlänge übertragenen Lichts geliefert wird.
Das dritte optische Filter und der Detektor sind bevorzugt
identisch mit dem ersten optischen Filter 13 und dem Detektor
14. Die Vorrichtung kann dann ferner einen zweiten Strahlentei
ler 30 und eine vierte Erfassungseinrichtung 31 mit einem vier
ten optischen Filter 32 und einem vierten Detektor 33 aufwei
sen, wobei der zweite Strahlenteiler 30 von dem zweiten Licht
strahl 21 einen vierten Lichtstrahl 34 abteilt und zwischen der
Lichtquelle 11 und der zweiten Meßzelle positioniert ist, wobei
die vierte Erfassungseinrichtung 31 zum Messen von Licht der
zweiten Wellenlänge ausgelegt und längs des vierten Licht
strahls 34 positioniert ist, womit ein Bezugsausgangssignal 35
zur Kompensation für Schwankungen des von der Lichtquelle bei
der zweiten Wellenlänge übertragenen Lichts geliefert wird. Das
vierte optische Filter und der Detektor sind bevorzugt identisch
mit dem zweiten optischen Filter 18 und dem Detektor 19.
Es werden also dritte und vierte Detektorausgangssignale 29; 35
geliefert, die die Stärke des von der Lampe zu einem bestimmten
Zeitpunkt emittierten Lichts darstellen.
In beiden Fällen können, wie oben erläutert, Bezugsmessungen
entweder in weiteren separaten Meßzellen längs separater Licht
strahlpfade oder bevorzugt in den gleichen Meßzellen durchge
führt werden, indem das Probenmedium 40 zeitweilig durch das
Bezugsmedium 40' ersetzt wird.
Der Bereich der Konzentrationsmeßempfindlichkeit kann verändert
werden, indem die Länge des Überwachungspfades in der Probe,
d. h. die Länge der Meßzelle oder des Meßraums L verändert wird.
Eine niedrigere Konzentration erfordert einen längeren Überwa
chungspfad und umgekehrt. Die Länge der Meßzelle variiert ge
wöhnlich von etwa 0,001 bis etwa 20 mm, bevorzugt von etwa 0,5
bis etwa 2 mm, wenn Ozon und Wasserstoffperoxid in wäßriger Lö
sung gemessen werden. Zum Messen von Wasserstoffperoxid in Gas
phase ist allerdings ein längerer Überwachungspfad erforder
lich, wie von etwa 10 bis etwa 200 mm, bevorzugt 50-150 mm
und am bevorzugten 25-100 mm. Die Konzentrationserfassungs
grenze liegt bei etwa 0,02 Gew.-%, oder ausgedrückt als 0,2 g/m3
in einem Gasphasenmedium.
Wenn die Konzentration in einem Gasphasenmedium "in-line" ge
messen wird, d. h. direkt in der Gasströmung oder in der Steri
lisierungskammer in einer Maschine, dann können vorteilhaft die
längeren Überwachungspfade L verwendet werden.
Zum Messen von Ozon oder Wasserstoffperoxid in niedrigen Kon
zentrationen ist die Quecksilberlampenemissionswellenlänge von
254 nm sowohl in der Luft-/Gasphase als auch in wäßriger Lösung
höchst geeignet. Gut funktionierende Detektoren für diese Wel
lenlänge sind die Detektoren mit niedriger Empfindlichkeit, die
zum Erfassen bei 254 nm geeignet sind.
Nur bei Messung von Wasserstoffperoxid in höheren Konzentratio
nen in wäßriger Lösung, d. h. ab der Erfassungsgrenze von etwa 1
bis zu etwa 50 Gew.-% oder, anders ausgedrückt, von bis zu 500 g/l,
kann ein unterschiedlicher Detektortyp erforderlich sein,
wie beispielsweise ein Detektor mit höherer Empfindlichkeit,
der zum Erfassen bei einer Wellenlänge geeignet ist, bei der
die Wasserstoffperoxidabsorption niedriger als bei 254 nm ist.
Das optische Filter und der Detektor können dann zum Erfassen
der UV-Lichtabsorption bei einer Wellenlänge wie 294, 297 oder
313 nm geeignet sein. Da Wasserstoffperoxid bei dieser Wellen
länge ein adäquates Absorptionsvermögen hat, werden höhere Kon
zentrationen bevorzugt bei 313 nm gemessen. Die Länge des Über
wachungspfades liegt bevorzugt bei etwa 1 mm.
Wäßriges Wasserstoffperoxid in niedrigeren Konzentrationen, wie
von der Erfassungsgrenze von etwa 0,02 bis etwa 2 Gew.-% wird
bevorzugt bei 254 nm und durch eine Meßzelle mit der Länge von
etwa 1 mm gemessen.
Konzentrationen von Wasserstoffperoxid in Gasphase oder wäßri
gem Dampf bis zu etwa 170 mg/l werden bevorzugt bei 254 nm ge
messen, wobei die Länge des Überwachungspfades zwischen etwa 25
und 100 mm liegt.
Ozon in einem wäßrigen Medium in Konzentrationen von bis zu et
wa 160 mg/l wird bevorzugt bei 254 nm durch eine Meßzelle mit
einer Länge von bis zu etwa 2 mm, bevorzugt etwa 1 mm gemessen.
Ozon in Gasphasenkonzentrationen von bis zu etwa 160 mg/l wird
bevorzugt bei 254 nm durch eine Meßzelle mit einer Länge von
bis zu etwa 2 mm, bevorzugt etwa 1 mm gemessen.
Wenn ein heißes oder warmes flüssiges Sterilisierungsmedium
verwendet wird, kann es notwendig sein, die höhere Temperatur
bei der Berechnung der Konzentration der Sterilisierungssub
stanz zu kompensieren, je nachdem, welche Sterilisierungssub
stanz verwendet wird. Die Beziehung zwischen der Konzentration
C und der absoluten Temperatur T läßt sich allgemein ausdrücken
als 1/C = αe-1/T; worin α eine lineare Konstante ist. Insbe
sondere bezüglich Wasserstoffperoxid kann dieser Effekt zu be
denken sein.
Fig. 3 zeigt zusammen mit Fig. 4 schematisch ein übliches Bei
spiel einer Füll- und Verpackungsmaschine nach der Erfindung,
die heute auf dem Markt verfügbar ist. Die Maschine ist insbe
sondere zum Verpacken von Nahrungsmitteln in TetraBrik®-
Packungen geeignet, aber eine solche Verpackungsmaschine kann
prinzipiell an jede Art einer Vorrichtung angepaßt werden, der
eine Verpackungsmaterialbahn oder ein Zuschnitt zugeführt wird.
Die Verpackungsmaschine weist u. a. eine Sterilisierungseinheit
60 auf, die in Fig. 3 weiter und im einzelnen schematisch be
schrieben wird. Nach dieser speziellen Ausführungsform weist
die Sterilisierungseinheit 60 ein tiefes Bad 61 mit einer Ste
rilisierungsflüssigkeit auf, durch das das Verpackungsmaterial
auf seinem Weg nach vorne durch die Maschine läuft. Das tiefe
Bad ist in üblichster Weise mit einer heißen, wäßrigen Wasser
stoffperoxidlösung gefüllt. Die Maschine weist ferner eine Rol
le oder einen Halter/eine Zuführeinrichtung 51 für das zu ver
wendende Verpackungsmaterial auf. In einer gegebenenfalls vor
gesehenen Spleißstation 52 können die Kanten der Verpackungsma
terialbahn je nach dem Längsversiegelungsverfahren vorbereitet
und modifiziert werden, um später eine gasdichte und dauerhafte
Längsversiegelung zu erreichen. Bei einer weiteren Streifenauf
bringstation 53 kann ein Kunststoffstreifen aus einem haltbaren
Material mit Gassperreigenschaften auf eine der Kanten der Bahn
aufgebracht werden. Dieser wird später, in der Längsversiege
lungsstufe, an die gegenüberliegende Kante geschweißt, woraus
sich eine dichte und haltbare Versiegelung ergibt.
Vor der Längsversiegelungsstation läuft das Verpackungsmaterial
allerdings durch die Sterilisierungseinheit 60 und das tiefe
Bad 61 mit Sterilisierungsmedium. Auf dem Weg von dem tiefen
Sterilisierungsbad nach oben passiert das Verpackungsmaterial
Walzen 54, die das Wasserstoffperoxid aus dem Verpackungsmate
rial entfernen, sowie Düsen 55 für heiße, sterile Luft zum
Trocknen des Verpackungsmaterials.
Das trockene, sterilisierte Verpackungsmaterial wird dann nach
vorne zu der Schlauchformstation 56 geführt, wo die Verpac
kungsmaterialbahn in die Gestalt eines kontinuierlichen
Schlauchs geformt wird. Die zwei Längskanten der Bahn werden
durch Schweißelemente 63 (vgl. Fig. 4) zusammengeschweißt. Das
Nahrungsmittel, in diesem Fall ein flüssiges Nahrungsmittel,
wird mittels eines Füllrohrs 62 (vgl. Fig. 4) in den Schlauch
gefüllt. Die Packungen werden dann bei 63b unter der Oberfläche
der eingefüllten Flüssigkeit durch Wärmeschweißen querversie
gelt. Die Wärme wird mittels Versiegelungsbacken auf gebracht,
die auch zum Abschneiden der versiegelten Packungen voneinander
geformt sind. Üblicherweise findet das Wärmeschweißen mittels
Induktionswärme statt, kann aber auch mittels Ultraschallver
siegelung oder jedes andere, dem Fachmann bekannten Verfahren
durchgeführt werden.
Bei einem abschließenden Faltschritt werden die versiegelten
Packungen in ihre endgültige Form gebracht, und die oberen und
unteren Klappen werden mit der Packung versiegelt. Danach wer
den die fertigen Packungen aus der Maschine abgegeben.
Der Betrieb der Maschine wird von einem Steuerfeld 57 geregelt,
und das elektrische System der Maschine befindet sich haupt
sächlich bei 58.
Das sterilisierende Medium wird innerhalb eines geschlossenen
Systems aus einem Behälter 59 zugeführt, der sich an einem ge
eigneten Platz in der Maschine befindet.
Die Vorrichtung 10 zum Bestimmen der Konzentration der sterili
sierenden Substanz in dem sterilisierenden Medium nach der Er
findung ist geeigneterweise in Verbindung mit der Sterilisie
rungseinheit angeordnet, wie dies in Fig. 4 zu sehen ist. Pro
ben der Sterilisierungsflüssigkeit können mittels eines kleinen
Rohres oder Schlauchs 65 direkt aus dem Bad zu der Meßzelle 64
der Vorrichtung 10 übertragen werden, entweder kontinuirlich
oder in regelmäßigen Intervallen mittels eines Regelventils 66.
Fig. 5 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform und wie ei
ne Konzentrationsbestimmungsvorrichtung 10 nach der Erfindung
in einer Verpackungs- und Füllmaschine 70 angewandt werden
kann, wobei eine Sterilisierung mittels eines Gasphasensterili
sierungsmediums verwendet wird. Die Vorrichtung 10 weist eine
Lichtquelle 71, eine Meßzelle 72 und einen Detektor 73 auf, wie
dies in Fig. 1 und 2 beschrieben ist.
Das Sterilisierungsmittel zusammen mit Luft oder einem Gemisch
aus Luft und Feuchtigkeit wird erwärmt und in einer Verdamp
fungskammer 74 verdampft und durch ein Verbindungsrohr oder ei
nen Schlauch 75 der Konzentrationsmeßvorrichtung 10 zugeführt.
Die Konzentrationsmessung wird also direkt in der Strömung des
heißen Sterilisierungsmediums auf seinem Weg zu der Sterilisie
rungskammer 76 durchgeführt.
Fig. 6 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform und wie
eine Konzentrationsbestimmungsvorrichtung 10 nach der Erfindung
in einer Verpackungs- und Füllmaschine 80 angewandt werden
kann, wobei eine Sterilisierung mittels eines Gasphasensterili
sierungsmediums verwendet wird.
Das sterilisierende Medium wird in diesem Fall in der Verdamp
fungskammer 84 verdampft und über einen Verbindungsschlauch
oder ein Rohr 85 direkt der Sterilisierungskammer 86 zugeführt.
Die Vorrichtung 10 ist direkt an der Sterilisierungskammer 86
angebracht, und gemessen wird durch Fenster, die in den gegen
überliegenden Wänden der Sterilisierungskammer angeordnet sind.
Um die Menge von Gasblasen in der Sterilisierungsflüssigkeit
insbesondere bei höheren Konzentrationen wie etwa 35 Gew.-%
H2O2 und darüber zu reduzieren, insbesondere bei höheren Tempe
raturen, d. h. einer heißen Flüssigkeit, kann eine Blasenredu
zierungseinrichtung oder eine sogenannte Blasenfalle oder ein
Blasenfilter in der Konzentrationsmeßanlage aufgenommen sein.
Die Blasenreduzierungseinrichtung 90 weist einen Zylinder mit
einem Einlaß 91 und zwei Auslässen 92, 93 auf, wie dies in Fig.
7a veranschaulicht ist. Der Zylinder ist etwa 80-150 mm hoch
und hat einen Durchmesser von etwa 30 mm. Der Einlaß 91 ist an
der Hülsenfläche des Zylinders positioniert, während die beiden
Auslässe jeweils an dem Oberteil 92 bzw. Unterteil 93 des Zy
linders positioniert sind. Die Sterilisierungsflüssigkeit 94
wird über den Einlaß und die beiden Auslässe durch den Zylinder
geführt und kann damit eine Weile im Zylinder verbleiben. Gas
blasen in der Flüssigkeit haben Zeit, um zu dem Oberteil des
Zylinders und dem oberen Auslaß aufzusteigen, und die Flüssig
keit 94' wird damit von Blasen am unteren Auslaß 93 befreit und
zu der Konzentrationsüberwachungseinrichtung geführt. Das Ge
misch aus Gas und Flüssigkeit 94", das durch den oberen Auslaß
92 austritt, wird zu der Rückströmung der sterilisierenden
Flüssigkeit geführt.
Fig. 7b zeigt, wie die Blasenreduzierungseinrichtung in die
Strömung der sterilisierenden Flüssigkeit zu und von der Kon
zentrationsmeßeinrichtung 10 geschaltet ist. Die Meßströmung
der sterilisierenden Flüssigkeit wird in den Zylinder gepumpt,
um eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit durch die Zylin
derauslässe zu gewährleisten. Der untere Auslaß 93 leitet die
Flüssigkeit zu dem Einlaß 95 der Konzentrationsüberwachungsan
lage 10. Die Flüssigkeit aus dem oberen Auslaß 92 wird mit der
Rückströmung aus der Konzentrationsüberwachungsanlage 10 zusam
mengebracht.
Demnach sieht die Erfindung ein optimales Verfahren und eine
Vorrichtung mit verbesserter Genauigkeit und Zuverlässigkeit
vor, die zur Kontrolle der Konzentration der sterilisierenden
Substanz beim Prozeß der Sterilisierung eines Verpackungsmate
rials oder einer Packung zum nachfolgenden Füllen mit einem
Nahrungsmittel geeignet sind. Darüber hinaus sind ein automati
sches und kontinuierliches Verfahren und eine Vorrichtung für
eine solche automatische und kontinuierliche Konzentrationsmes
sung vorgesehen.
Durch Vergleich des Absorptionsgrades von Licht bei zwei unter
schiedlichen Wellenlängen, wobei eine bevorzugt im UV-Bereich
liegt und die andere bevorzugt aus dem sichtbaren Bereich im
Spektrum ausgewählt ist (für die Hg-Lampe geeigneterweise bei
längeren Wellenlängen als 385 nm), können die störenden Ein
flüsse interferierender Materialien wie Staubteilchen, Schmutz
und Blasen kompensiert werden. Indem auch die Stärke des von
der Lichtquelle emittierten Lichts gemessen wird, das aber noch
nicht durch die Meßprobe gelaufen ist, kann gleichzeitig mit
den Messungen des Absorptionsgrades des durch die Probe über
tragenen Lichts bei jeder gemessenen Wellenlänge die wahre Kon
zentration mit verbesserter Genauigkeit bestimmt werden.
Claims (20)
1. Verfahren zum Verpacken eines Nahrungsmittels in Packungen,
das wenigstens die Schritte umfaßt, daß ein Verpackungs
material oder Packungen durch ein sterilisierendes Medium
sterilisiert werden, das eine sterilisierende Substanz ent
hält, die sterilisierten Packungen mit einem Nahrungsmittel
gefüllt werden und die Packungen versiegelt werden, wobei
das Verfahren ferner die Bestimmung der Konzentration der
sterilisierenden Substanz in einer Probe des sterilisieren
den Mediums mit hoher Genauigkeit und wenigstens die
Schritte umfaßt, daß Licht von einer Lichtquelle durch die
Probe gerichtet wird, der Absorptionsgrad des Lichts bei
einer ersten Wellenlänge oder einem Bereich von Wellen
längen gemessen wird, bei denen Licht von der sterilisie
renden Substanz absorbiert wird, sowie bei einer zweiten
Wellenlänge oder einem Bereich von Wellenlängen, bei denen
Licht von dem interferierenden Material, aber im wesent
lichen nicht von der sterilisierenden Substanz absorbiert
wird, und aus den Messungen die erforderliche Bestimmung
der Konzentration der sterilisierenden Substanz abgeleitet
wird, die nach der Anwesenheit des interferierenden Materi
als in dem sterilisierenden Medium korrigiert ist,
wobei zur Kompensierung von Schwankungen der Stärke des von
der Lichtquelle emittierten Lichts Messungen der Stärke des
Lichts von der Lichtquelle, das aber noch nicht durch die
Probe des sterilisierenden Mediums gelaufen ist, bei jeder
der ersten und der zweiten Wellenlänge(n) gleichzeitig mit
den Messungen des Absorptionsgrades durchgeführt werden,
und die Bestimmung der Konzentration der Substanz auf der
Grundlage der Messungen der Lichtstärke an der Lichtquelle
auf Fehler korrigiert wird, die sich aus Schwankungen der
Stärke des emittierten Lichts ergeben.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Licht Wellenlängen aus dem UV-Spektrum sowie aus
dem sichtbaren Spektrum umfaßt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Wellenlänge oder der Bereich von Wellenlängen
zwischen 220 nm und etwa 320 nm ausgewählt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Wellenlänge oder der Bereich von Wellen
längen aus den Wellenlängen ausgewählt wird, die bei etwa
385 nm liegen oder länger sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
die Bestimmung der Konzentration der sterilisierenden
Substanz in dem sterilisierenden Medium (60) mit hoher
Genauigkeit in Gegenwart eines interferierenden Materials,
die UV-Licht bei einer oder mehreren ersten Wellenlängen
zwischen etwa 220 nm und etwa 320 nm absorbiert, das fol
gende Schritte umfaßt:
- a) es wird eine Lichtquelle (11) vorgesehen, die Licht einschließlich der ersten Wellenlänge(n) und wenigstens eine zweite Wellenlänge oder einen Bereich von Wellen längen von etwa 385 nm oder länger emittiert;
- b) Licht von der Lichtquelle wird durch eine Probe des sterilisierenden Mediums (60) längs eines Überwachungs pfades mit der Länge (L) gerichtet, das die zu messende sterilisierende Substanz sowie interferierendes Material enthält;
- c) die Stärke des durch die Probe des sterilisierenden Mediums (60) bei der ersten Wellenlänge bzw. der zweiten Wellenlänge übertragenen Lichts (20) wird gemessen;
- d) Licht von der Lichtquelle wird durch eine Bezugsprobe des sterilisierenden Mediums (60') längs eines Über wachungspfades mit der gleichen Länge (L) gerichtet, die wesentlich weniger der zu messenden sterilisierenden Substanz enthält;
- e) die Stärke des durch die Bezugsprobe (60') bei der(den) ersten Wellenlänge(n) bzw. zweiten Wellenlänge(n) über tragenen Lichts wird erfaßt;
- f) damit werden erste Detektorausgangssignale (15, 15') erzeugt, um die Differenz der Lichtstärke des durch die Probe bzw. die Bezugsprobe übertragenen Lichts bei der(den) ersten Wellenlänge(n) anzugeben, sowie zweite Detektorausgangssignale (22, 22'), um entsprechend die Differenz der Lichtstärke des Lichts bei der(den) zweiten Wellenlänge(n) anzugeben;
- g) die Konzentration der UV absorbierenden Substanz wird mittels der Beer-Lambert-Gleichung aus den Relativwerten der Ausgangssignale (15, 15') bestimmt;
- h) der bei g) bestimmte Wert der Konzentration wird mittels der zweiten Detektorausgangssignale (22, 22') korri giert, womit der Einfluß von Verunreinigungen in der Probe (60) aufgehoben ist, wobei
- i) die Stärken des Lichts von der Lichtquelle bei der(den) ersten sowie der(den) zweiten Wellenlänge(n), das nicht durch das Probenmedium (60) bzw. das Bezugsprobenmedium (60') gelaufen ist, werden gleichzeitig mit den Messungen bei c) und e) erfaßt; und
- j) die Bestimmung der Konzentration bei h) wird auf der Grundlage der Messungen bei i) auf Fehler korrigiert, die sich aus Schwankungen der Stärke des von der Licht quelle emittierten Lichts ergeben.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Licht absorbierende sterilisierende Substanz aus
der Gruppe von Ozon und Wasserstoffperoxid ausgewählt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das sterilisierende Medium (60) ein wässriges Medium
ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das sterilisierende Medium (60) auf Luft und/oder
wässrigem Dampf basiert.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Licht absorbierende sterilisierende Substanz
Wasserstoffperoxid in einem wässrigen Medium ist, die erste
Wellenlänge etwa 313 nm ist und die zweite Wellenlänge aus
etwa 436 nm oder 546 nm ausgewählt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Licht absorbierende sterilisierende Substanz
Wasserstoffperoxid in einem Gasphasenmedium ist, die erste
Wellenlänge etwa 254 nm ist und die Länge des Über
wachungspfades (L) durch die Probe des sterilisierenden
Mediums (60) etwa 10 bis 250 mm beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Licht absorbierende sterilisierende Substanz Ozon
ist, die erste Wellenlänge etwa 254 nm ist und die Länge
des Überwachungspfades (L) durch die Probe des sterlisie
renden Mediums (60) zwischen 0,5 und 5 mm beträgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das sterilisierende Medium (60) ein flüssiges Medium
ist und die Menge von Gasblasen durch Trennung der Gas
blasen von der Flüssigkeit reduziert wird, ehe die Kon
zentration bestimmt wird.
13. Anordnung (50; 70; 80) zum Verpacken eines Nahrungsmittels
in Packungen, die wenigstens Mittel zum Sterilisieren
eines Verpackungsmaterials oder einer geformten Packung
durch eine sterilisierende Substanz in einem sterilisie
renden Medium (60), Mittel (62) zum Füllen der Packungen
mit einem Nahrungsmittel und Mittel (63a; 63b) zum Ver
siegeln der Packungen aufweist,
die ferner eine Vorrichtung (10) zum Bestimmen der Konzentration der sterilisierenden Substanz in Gegenwart eines interferierenden Materials in dem sterilisierenden Medium (40, 61) mit hoher Genauigkeit aufweist, die wenigstens eine Lichtquelle (11) und Mittel zum Richten von Licht von einer Lichtquelle durch eine Probe des sterilisierenden Mediums (60) aufweist,
Mittel (14) zum Messen des Absorptionsgrades des Lichts bei einer ersten Wellenlänge oder einem Bereich von Wellenlängen, bei denen Licht von der sterilisierenden Substanz absorbiert wird, sowie Mittel (19) bei einer zweiten Wellenlänge oder einem Bereich von Wellenlängen, bei denen Licht von dem interferierenden Material, aber im wesentlichen nicht von der sterilisierenden Substanz absorbiert wird,
und Mittel (36) zum Bestimmen der Konzentration der Sub stanz auf der Grundlage der Messungen des Lichtabsorp tionsgrades,
wobei die Vorrichtung ferner zur Kompensierung von Schwankungen der Stärke des von der Lichtquelle emittierten Lichts Mittel (26, 33) zum Messen der Stärke des Lichts von der Lichtquelle aufweist, das nicht durch die Probe gelaufen ist, bei jeder der ersten und der zweiten Wellenlänge gleichzeitig mit den Messungen des Absorp tionsgrades, und
Mittel (36') zur Korrektur der bestimmten Konzentration auf der Grundlage der Messungen der Lichtstärke an der Lichtquelle auf Fehler, die sich aus Schwankungen der Stärke des von der Lichtstärke emittierten Lichts ergeben.
die ferner eine Vorrichtung (10) zum Bestimmen der Konzentration der sterilisierenden Substanz in Gegenwart eines interferierenden Materials in dem sterilisierenden Medium (40, 61) mit hoher Genauigkeit aufweist, die wenigstens eine Lichtquelle (11) und Mittel zum Richten von Licht von einer Lichtquelle durch eine Probe des sterilisierenden Mediums (60) aufweist,
Mittel (14) zum Messen des Absorptionsgrades des Lichts bei einer ersten Wellenlänge oder einem Bereich von Wellenlängen, bei denen Licht von der sterilisierenden Substanz absorbiert wird, sowie Mittel (19) bei einer zweiten Wellenlänge oder einem Bereich von Wellenlängen, bei denen Licht von dem interferierenden Material, aber im wesentlichen nicht von der sterilisierenden Substanz absorbiert wird,
und Mittel (36) zum Bestimmen der Konzentration der Sub stanz auf der Grundlage der Messungen des Lichtabsorp tionsgrades,
wobei die Vorrichtung ferner zur Kompensierung von Schwankungen der Stärke des von der Lichtquelle emittierten Lichts Mittel (26, 33) zum Messen der Stärke des Lichts von der Lichtquelle aufweist, das nicht durch die Probe gelaufen ist, bei jeder der ersten und der zweiten Wellenlänge gleichzeitig mit den Messungen des Absorp tionsgrades, und
Mittel (36') zur Korrektur der bestimmten Konzentration auf der Grundlage der Messungen der Lichtstärke an der Lichtquelle auf Fehler, die sich aus Schwankungen der Stärke des von der Lichtstärke emittierten Lichts ergeben.
14. Anordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtquelle (11) Licht einschließlich einer ersten
Wellenlänge oder einem Bereich von Wellenlängen emittiert,
die zwischen etwa 220 nm und etwa 320 nm liegen sowie
einer zweiten Wellenlänge oder einem Bereich von Wellen
längen von etwa 385 nm oder länger.
15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtquelle (11) eine Niederdruckquecksilberlampe
ist.
16. Anordnung (10) zum Bestimmen der Konzentration einer
sterilisierenden Substanz in einem sterilisierenden Medium
(60) zum Sterilisieren eines Verpackungsmaterials oder
einer geformten Packung durch die sterilisierende Substanz
mit hoher Genauigkeit, in Gegenwart eines interferierenden
Materials, die UV-Licht bei einer oder mehreren ersten
Wellenlängen zwischen etwa 220 nm und etwas 320 nm absor
biert, die wenigstens folgendes umfaßt:
- a) eine Lichtquelle (11), die Licht einschließlich der ersten Wellenlänge(n) und wenigstens eine zweite Wellenlänge oder einen Bereich von Wellenlängen von etwa 385 nm oder länger emittiert;
- b) einen Überwachungspfad mit der Länge (L), der das sterilisierende Medium (60) durchquert;
- c) Mittel zum Richten des Lichts durch das sterilisierende Medium (60) über den Überwachungspfad;
- d) wenigstens einen ersten Detektor (14), der zum Messen der Stärke des über den Überwachunsgpfad bei der(den) ersten Wellenlänge(n) übertragenen UV-Lichts geeignet ist, wobei der(die) erste(n) Detektor(en) ein erstes Ausgangssignal (15) des ersten Detektors liefert, das die Stärke des bei der(den) ersten Wellenlänge(n) durch eine Probe des sterilisierenden Mediums (60), das die zu messende sterilisierende Substanz sowie interferie rendes Material enthält, übertragenen Lichts darstellt, und ein zweites Ausgangssignal (15') des ersten Detek tors, das die Stärke des bei der(den) ersten Wellen länge(n) durch eine Bezugsprobe des sterilisierenden Mediums (60), das keine zu messende sterilisierende Substanz oder wesentlich weniger enhält, übertragenen Lichts darstellt,
- e) wenigsten einen zweiten Detektor (19), der zum Messen der Stärke des über den Überwachungspfad bei der(den) zweiten Wellenlänge(n) übertragenen Lichts geeignet ist, wobei der(die) zweite(n) Detektor(en) ein erstes Ausgangssignal (22) des zweiten Detektors liefert, das die Stärke des bei der(den) zweiten Wellenlänge(n) durch eine Probe des sterilisierenden Mediums (40), das die zu messende sterilisierende Substanz sowie interfe rierendes Material enthält, übertragenen Lichts dar stellt, und ein zweites Ausgangssignal (22') des zweiten Detektors, das die Stärke des bei der(den) zweiten Wellenlänge(n) durch eine Bezugsprobe des sterilisierenden Mediums (60'), das keine zu messende sterilisierende Substanz oder wesentlich weniger ent hält, übertragenen Lichts darstellt,
- f) Rechenmittel (36) zum Ableiten der bestimmten Konzen tration der UV absorbierenden Substanz aus den Relativ werten der Ausgangssignale durch Anwendung der Beer- Lambert-Gleichung, wobei die Vorrichtung zur Kompen sation von Schwankungen der Stärke des von der Licht quelle emittierten Lichts ferner folgendes aufweist:
- g) wenigstens einen dritten Detektor (26), der zum Messen der Stärke des UV-Lichts vor der Übertragung durch die Probe bei der(den) ersten Wellenlänge(n) gleichzeitig mit den Messungen durch den(die) ersten Detektor(en) ausgelegt ist, und
- h) wenigstens einen vierten Detektor (33), der zum Messen des UV-Lichts vor der Übertragung durch die Probe bei der(den) zweiten Wellenlänge(n) gleichzeitig mit den Messungen durch den(die) zweiten Detektor(en) ausgelegt ist, und
- i) Rechenmittel (36') zur Korrektur der bestimmten Konzen tration nach Fehlern, die sich aus den Schwankungen der Stärke des von der Lichtquelle emittierten Lichts er geben.
17. Anordnung nach Anspruch 16 zum Bestimmen der Konzentration
von Ozon,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge (L) des Überwachungspfades von 0,5 bis 5 mm
beträgt und der erste und der dritte Detektor (14, 26) zum
Messen von UV-Licht von 254 nm geeignet sind.
18. Anordnung nach Anspruch 16 zum Bestimmen der Konzentration
von Wasserstoffperoxid in dem sterilisierenden Medium
(60),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge (L) des Überwachungspfades von 10 bis 250 mm
beträgt und der erste und der dritte Detektor (14, 26) zum
Messen von UV-Licht von 254 nm geeignet sind.
19. Anordnung nach Anspruch 16 zum Bestimmen der Konzentration
von Wasserstoffperoxid in einem sterilisierenden Medium (60),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge (L) des Überwachungspfades von 0,5 bis 5 mm
beträgt und der erste und der dritte Detektor (14, 26) zum
Messen von UV-Licht von 313 nm geeignet sind.
20. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis
19,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (90) zum Reduzieren der Menge von
Gasblasen in einem sterilisierenden flüssigen Medium vor
gesehen ist.
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