DE10032207A1 - Verfahren, Vorrichtung und Computerprogrammprodukt zur Bestimmung zumindest einer Eigenschaft einer Testemulsion und/oder Testsuspension sowie Verwendung der Vorrichtung - Google Patents
Verfahren, Vorrichtung und Computerprogrammprodukt zur Bestimmung zumindest einer Eigenschaft einer Testemulsion und/oder Testsuspension sowie Verwendung der VorrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Eigenschaft einer Testemulsion und/oder Testsuspension als eine Testsubstanz, wobei die Eigenschaft die dielektrische Konstante der Testsubstanz beeinflußt und von dieser verschieden ist, umfassend die Schritte: DOLLAR A Bereitstellen einer zu untersuchenden Testsubstanz; DOLLAR A Ermitteln des Real- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der Testsubstanz bei zumindest einer Frequenz; und DOLLAR A Bestimmen der zumindest einen Eigenschaft der Testsubstanz unter Verwendung des ermittelten Real- und/oder Imaginäranteils.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Eigenschaft
einer Testsubstanz gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung zur Bestimmung zumin
dest einer Eigenschaft einer Testsubstanz gemäß Anspruch 10, eine Verwendung
dieser Vorrichtung gemäß Anspruch 15 sowie ein Computerprogrammprodukt zur
Bestimmung zumindest einer Eigenschaft einer Testsubstanz gemäß Anspruch
16.
Emulsionen sind disperse Systeme von zwei nicht oder nur teilweise miteinander
mischbaren Flüssigkeiten oder Phasen, von denen die eine in der anderen fein
zerteilt ist. Sie umfassen demgemäß eine innere oder disperse Phase und eine
äußere oder zusammenhängende Phase, wobei die innere Phase der typischer
weise in kleinen Tröpfchen vorliegende Anteil des Systems ist. Unter Suspensio
nen werden disperse Systeme verstanden, bei denen eine feste Substanz in einer
flüssigen fein verteilt ist. Emulsionen und Suspensionen sind in vielen Bereichen
der Industrie-, Gesundheits- und Haushaltstechnik, beispielsweise bei Lebens
mitteln, Kosmetika, Pharmazeutika und Farbstoffen von großer Bedeutung. Hier
durch ausgelöst besteht ein beträchtliches Interesse nach Verfahren und Vorrich
tungen zur Qualitätskontrolle und Charakterisierung von Emulsionen und Suspen
sionen. Besonders wichtige Eigenschaften von Emulsionen, welche mit deren
Qualität in direktem Zusammenhang stehen, sind das Volumenverhältnis der bei
den Phasen sowie die Tropfengröße bzw. die Tropfengrößenverteilung der Trop
fen der dispersen Phase der Emulsion.
Zur Bestimmung der Volumenanteile der dispersen und kontinuierlichen Phase
von Emulsionen wird herkömmlich die Dichte der Emulsion herangezogen. Ferner
kann der Volumenanteil auch aus einer Endtrocknung der Emulsion gewonnen
werden. Eine derartige Bestimmung des Volumenanteils mittels Dichtemessungen
der verwendeten Komponenten gelingt jedoch nur, wenn zwei reine Komponenten
vorliegen bzw. wenn die genaue Zusammensetzung der jeweiligen Komponenten
zu jeder Zeit bekannt ist. Die gleichen Begrenzungen bezüglich der möglichen
Zusammensetzungen der Emulsionen bestehen ebenfalls bei dem genannten
Endtrocknungs- und Wägungsverfahren der Emulsionen. Zudem ist die
Trocknungsanalyse zeitaufwendig und kann somit nicht als in-situ bzw. in-line
Verfahren während des Emulgierprozesses eingesetzt werden. Zur Bestimmung
der Tropfengröße bzw. der Tropfengrößenverteilung der dispersen Phase wird
herkömmlicherweise auf Laserbeugungsspektrometrie oder Ultraschallextinktions
experimente zurückgegriffen. Zur in-line Kontrolle werden faseroptische Sensoren
eingesetzt. Jedoch ist hierbei die Bestimmung der Tropfengröße auf niedrig kon
zentrierte Emulsionen beschränkt. Mit den genannten faseroptischen Sensoren
kann weiterhin nur die spezifische Oberfläche der dispersen Phase und somit le
diglich eine mittlere Tropfengröße - nicht jedoch die Tropfengrößenverteilung -
bestimmt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches, kostengünstiges und schnelles Ver
fahren zur Bestimmung von Eigenschaften von Emulsionen und/oder Suspensio
nen anzugeben, welches vorzugsweise auch als in-line Verfahren während der
Herstellung der Emulsion und/oder Suspension oder unmittelbar nach deren Her
stellung eingesetzt werden kann. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine ent
sprechende Vorrichtung sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt
zur Bestimmung von Eigenschaften von Emulsionen und/oder Suspensionen an
zugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen, eine Vorrichtung mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen,
deren Verwendung mit den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen, sowie ein
Computerprogrammprodukt mit den in Anspruch 16 angegebenen Merkmalen
gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprü
che.
Gemäß der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Ei
genschaft einer Testemulsion und/oder Testsuspension als eine Testsubstanz,
wobei die Eigenschaft die dielektrische Konstante der Testsubstanz beeinflußt
und von dieser verschieden ist, folgende Schritte:
- - Bereitstellen einer zu untersuchenden Testsubstanz;
- - Ermitteln des Real- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der Testsubstanz bei einer Vielzahl von Frequenzen bzw. bei mehreren bzw. zwei oder mehr Frequenzen; und
- - Bestimmen der zumindest einen Eigenschaft der Testsubstanz unter Ver wendung des ermittelten Real- und/oder Imaginäranteils.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können Eigenschaften von Testsub
stanzen, welche Testemulsionen und/oder Testsuspensionen umfassen, bestimmt
werden, soweit diese Eigenschaften einen Einfluß auf die dielektrischen Eigen
schaften der Testsubstanz haben. Unter Emulsionen werden hierbei disperse Sy
steme von zwei nicht oder nur teilweise miteinander mischbaren Flüssigkeiten
oder Phasen verstanden, von denen die eine in der anderen fein zerteilt ist. Eine
Emulsion umfaßt somit eine innere oder disperse Phase und eine äußere oder
zusammenhängende Phase, wobei die innere Phase der typischerweise in kleinen
Tröpfchen vorliegende Anteil des Systems ist. Unter Suspensionen werden hinge
gen disperse Systeme verstanden, bei denen eine feste Substanz in einer flüssi
gen fein verteilt ist. Die fragliche Eigenschaft soll ferner nicht mit den dielektri
schen Eigenschaften der Testsubstanz identisch sein, sondern lediglich eine Ei
genschaft darstellen, welche die dielektrischen Eigenschaften beeinflußt, d. h. ge
genüber diesen nicht unabhängig ist. Überraschenderweise lassen sich derartige
Eigenschaften einer Testsubstanz aus deren dielektrischen Eigenschaften be
stimmen. Ausreichend ist hierbei der Real- oder Imaginäranteil der komplexen
dielektrischen Konstante der Testsubstanz, welcher bei einer Frequenz typischer
weise durch eine Messung ermittelt wird. Eine vorteilhafte, insbesondere redun
dante Bestimmung ist möglich, wenn sowohl der Realteil als auch der Imaginärteil
der dielektrischen Konstante ermittelt werden.
Gemäß der Erfindung wird der Real- und/oder Imaginäranteil der dielektrischen
Konstanten der Testsubstanz bei einer Vielzahl von Frequenzen bzw. bei zwei
oder mehreren ermittelt. Demgemäß wird ein (gegebenenfalls komplexes) dielek
trisches Spektrum der Testsubstanz verwendet, wobei typischerweise bereits der
Real- oder der Imaginäranteil der dielektrischen Konstante zur Bestimmung der
fraglichen Eigenschaft der Testsubstanz ausreicht. Eine vorteilhafte insbesondere
redundante Bestimmung ist möglich, wenn sowohl der Real- als auch der Imagi
näranteil der dielektrischen Konstante spektroskopisch erfaßt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Bestimmung
der zu bestimmenden Eigenschaften der Testsubstanz unter Zuhilfenahme zu
mindest eines Real- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante zu
mindest einer Referenzemulsion und/oder zumindest einer Referenzsuspension
als zumindest eine Referenzsubstanz, bei der die zumindest eine zu bestimmende
Eigenschaft bekannt ist. Typischerweise handelt es sich bei der Referenzsuspen
sion, welche eine Referenzemulsion und/oder eine Referenzsuspension sein
kann, um eine der Testsubstanz sehr ähnliche oder entsprechende Substanz, bei
der jedoch die fragliche Eigenschaft, d. h. der fragliche Stoffparameter, bekannt ist.
Aus dem Real- und/oder Imaginäranteil der dielektrischen Konstante einer derarti
gen Referenzsubstanz kann in Verbindung mit dem oben genannten Verfahren
die fragliche Eigenschaft der Testsubstanz bestimmt werden. Typischerweise wird
zur Bestimmung der Real- und/oder Imaginäranteil der dielektrischen Konstante
der Referenzsubstanz bei derjenigen Frequenz oder denjenigen Frequenzen her
angezogen, bei welcher der Real- und/oder Imaginäranteil der dielektrischen Kon
stante der Testsubstanz ermittelt wurde.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren
die weiteren Schritte:
- - Bereitstellen der zumindest einen Referenzsubstanz und
- - Ermitteln des Real- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der Referenzsubstanz bei zumindest einer oder einer Vielzahl von Fre quenzen.
Hierdurch ist es möglich, auch ohne die Zuhilfenahme von beispielsweise Samm
lungen von Stoffeigenschaften oder Datenblättern, Referenzsubstanzen verwen
den zu können, deren fragliche Eigenschaft - nicht jedoch deren dielektrische
Konstante - bekannt ist. Die Schritte des Ermittelns des Real- und/oder Imaginäranteils
der dielektrischen Konstante der Referenzsubstanz dienen somit zur Er
stellung von Referenzdaten, welche vorzugsweise zu einer Kalibrierung des ei
gentlichen Bestimmungsverfahrens der Eigenschaft der Testsubstanz herangezo
gen werden.
Vorzugsweise wird der Real- und/oder Imaginäranteil der dielektrischen Konstan
ten der zumindest einen Referenzsubstanz bei einer Vielzahl (zwei oder mehre
ren) von Frequenzen ermittelt, d. h. es wird ein Spektrum der (komplexen) dielek
trischen Konstanten der zumindest einen Referenzsubstanz herangezogen. Die
Verwendung von Spektren der dielektrischen Konstanten der Referenzsubstanz
(und der Testsubstanz) haben den Vorteil, daß auch Eigenschaften der Testsub
stanz mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt werden können, welche
zwar nicht aus der dielektrischen Konstanten bei einer einzigen Frequenz be
stimmbar wären, wohl jedoch aus einem Spektrum derselben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Vielzahl von Re
ferenzsubstanzen bereitgestellt, welche sich höchstens hinsichtlich der zumindest
einen zu bestimmenden Eigenschaft und damit verbundenen Folgeeigenschaften
voneinander und von der Testsubstanz unterscheiden. Beispielsweise bilden die
Referenzsubstanzen eine Substanzreihe, bei der eine bestimmte Eigenschaft der
Referenzsubstanz, beispielsweise das Volumenverhältnis von disperser und kon
tinuierlicher Phase, variiert wird, während alle anderen Stoffparameter unverän
dert bleiben. Lediglich Eigenschaften bzw. Parameter, welche zwangsläufig durch
eine Änderung der zu bestimmenden Eigenschaft mitverändert werden, d. h. so
genannte abhängige Folgeeigenschaften, sind zwischen den Referenzsubstanzen
ebenfalls unterschiedlich. Als Beispiel für eine derartige Vielzahl von Referenz
substanzen seien Referenzemulsionen genannt, welche sich lediglich in dem Vo
lumenanteil von disperser und kontinuierlicher Phase voneinander unterscheiden
und ansonsten der Testemulsion entsprechen. Der unbekannte Volumenantail der
Testemulsion kann somit einfach bestimmt werden. Soll beispielsweise die mittle
re Tropfengröße einer Testemulsion bestimmt werden, so könnte als Vielzahl von
Referenzsubstanzen eine Referenzsubstanzreihe gewählt werden, welche bis auf
unterschiedliche mittlere Tropfengrößen mit der Testemulsion übereinstimmt.
Vorzugsweise liegen die Frequenzen, bei denen die (komplexe) dielektrische
Konstante ermittelt wird, in einem Bereich von 1 MHz bis 20 GHz vorzugsweise
200 MHz bis 6 GHz.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden m
Referenzsubstanzen S1, . . ., Sm mit zugeordneten bekannten Eigenschaften ϕ1, . . .,
ϕm bereitgestellt werden und das Verfahren umfaßt die weiteren Schritte:
- - Ermitteln des Real- ε'(ϕi, fj) und/oder Imaginäranteils ε"(ϕi, fj) der dielektri schen Konstante jeder der Referenzsubstanzen S1, . . ., Sm bei n verschie denen Frequenzen f1, . . ., fn;
- - Bilden einer Datenmatrix D' = (ε'(ϕi, fj))1 ≦ i ≦ m; 1 ≦ j ≦ n und/oder einer Datenmatrix D" = (ε"(ϕi, fj))1 ≦ i ≦ m; 1 ≦ j ≦ n mit m Spalten und n Zeilen;
wobei die Bestimmung der Eigenschaft der Testsubstanz unter Zuhilfenahme der
Datenmatrix D' = (ε'(ϕi
, fj
))1 ≦ i ≦ m; 1 ≦ j ≦ n
und/oder D" = (ε"(ϕi
, fj
))1 ≦ i ≦ m; 1 ≦ j ≦ n
erfolgt.
Die Datenmatrix D bzw. D' enthält folglich als Einträge die Real- bzw. Imaginär
anteile der dielektrischen Konstanten der Referenzsubstanzen bei einer be
stimmten Frequenz. So ist das Matrixelement der Spalte i und der Zeile j der Da
tenmatrix D' bzw. D" der Real- bzw. Imaginäranteil der dielektrischen Konstanten
der Referenzsubstanz i, welche die Eigenschaft ϕi aufweist, und zwar bei der Fre
quenz fj.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren
weiter die Schritte:
- - Durchführen einer Hauptkomponentenanalyse der Datenmatrix D' = R' × C' zur Berechnung der Hauptkomponentenmatrix R' und der Gewichtsmatrix C' der Datenmatrix D' und/oder Durchführen einer Hauptkomponentenana lyse der Datenmatrix D" = R" × C" zur Berechnung von Hauptkomponen tenmatrix R" und Gewichtsmatrix C" der Datenmatrix D";
- - Berechnen der Korrelation zwischen dem Gewicht zumindest der ersten Hauptkomponente der Hauptkomponentenmatrix R' und/oder R" und den Eigenschaften ϕ1, . . ., ϕm der Referenzsubstanzen S1, . . ., Sm;
- - Ermitteln des Real- ε'(ϕTest, fj) und/oder Imaginäranteils ε"(ϕTest, fj) der die lektrischen Konstante der Testsubstanz STest bei den n verschiedenen Frequenzen f1, . . ., fn
- - Berechnen eines zur Reproduktion von ε'(ϕTest, fj) und/oder ε"(ϕTest, fj) not wendigen Gewichts der zumindest ersten Hauptkomponente der Haupt komponentenmatrix R' und/oder R"; und
- - Bestimmen der Eigenschaft ϕTest der Testsubstanz aus dem berechneten notwendigen Gewicht anhand der berechneten Korrelation.
Eine derartige Hauptkomponentenanalyse (principal component analysis; PCA) ist
besonders vorteilhaft bei sehr großen Datensätzen, d. h. in Fällen, in denen die (m,
n)-Datenmatrix viele Einträge aufweist. Die Hauptkomponentenanalyse ist ein be
kanntes Werkzeug der Statistik und wird seit über 30 Jahren erfolgreich auf physi
kalische und chemische Probleme angewendet. In diesem Zusammenhang sei
beispielsweise auf das Buch von Malinowsky, I. R., Howery, D. G., 1980, Factor
Analysis in Chemistry, J. Wiley & Sons hingewiesen, welche das Verfahren der
Hauptkomponentenanalyse detailliert beschreibt. Ziel der Hauptkomponentena
nalyse ist es, aus einem großen Datensatz von Meßpunkten die Hauptkompo
nenten und die zugehörigen Gewichte dieser Hauptkomponenten für jedes einzel
ne gemessene Spektrum zu bestimmen.
Die Hauptkomponentenanalyse beinhaltet eine Zerlegung der Datenmatrix D bzw.
D" in zwei Matrizen, und zwar die Hauptkomponentenmatrix R' bzw. R" und die
Matrix der zugehörigen Gewichte C' bzw. C". Eingestrichene Größen sind hierbei
dem Realteil und zweigestrichene Größen dem Imaginärteil der dielektrischen
Konstante zugeordnet. Die Hauptkomponentenmatrix R' bzw. R" und die Ge
wichtsmatrix C' bzw. C" werden mittels der Hauptkomponentenanalyse in be
kannter Weise bestimmt. Insbesondere kann hierzu zunächst die Kovarianzmatrix
Z = D × DT aus dem Produkt der Datenmatrix mit seiner Transponierten berechnet
werden. Die Hauptkomponentenmatrix R ergibt sich dann als Produkt der Daten
matrix D mit einer Matrix Q, welche die sortierte Eigenvektormatrix der Kovari
anzmatrix Z ist. Die Matrix der Gewichte C läßt sich dann aus der transponierten
Eigenvektormatrix bestimmen.
Typischerweise sind zu einer hinreichend genauen Beschreibung der dielektri
schen Spektren der Referenzsubstanzen nur wenige Hauptkomponenten der
Hauptkomponentenmatrix R mit zugehörigen Gewichten notwendig, in vielen
Fällen reicht sogar bereits eine einzige Hauptkomponente. Zwischen dem Gewicht
der ersten (wichtigsten) Hauptkomponente der Hauptkomponentenmatrix R und
den bekannten Eigenschaften ϕi der Referenzsubstanzen Si wird anschließend
eine Korrelation berechnet, d. h. es wird bestimmt, welche Größe das Gewicht der
ersten Hauptkomponente haben muß, um das Spektrum der jeweiligen Referenz
substanz Si mit den Eigenschaften ϕi zu beschreiben. Um nun eine (unbekannte)
Testsubstanz hinsichtlich der zu bestimmenden Eigenschaft zu untersuchen, wird
dessen dielektrisches Spektrum ermittelt und das zur Reproduktion dieses Spek
trums notwendige Gewicht der zumindest ersten Hauptkomponente der Haupt
komponentenmatrix R berechnet. Aus diesem notwendigen Gewicht kann anhand
der zuvor berechneten Korrelation die Eigenschaft ϕTest der Testsubstanz bestimmt
werden. Zu der notwendigen Korrelation eignen sich insbesondere Spline-
Interpolationen sehr gut.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Eigenschaft der
Testsubstanz während und/oder unmittelbar anschließend an die Herstellung der
selben bestimmt und kann insbesondere zur Steuerung, Regelung und/oder
Überwachung des Herstellungsprozesses der Testsubstanz verwendet werden.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß es sich
als in-situ bzw. in-line Verfahren eignet. Somit kann während der Herstellung der
Testsubstanz (einer Emulsion oder einer Suspension) bereits eine Bestimmung
von interessanten Eigenschaften der Testsubstanz vorgenommen werden. Die so
bestimmten Eigenschaften der Testsubstanz können einerseits dazu herangezo
gen werden, den Herstellungsprozeß beispielsweise hinsichtlich von Herstellungs
toleranzen zu überwachen. Anderersseits können die so gewonnenen Eigen
schaften der Testsubstanz auch zu einer Steuerung bzw. Regelung des Herstel
lungsverfahrens der Testsubstanz verwendet werden, d. h. es kann eine aktive
Rückkopplung der Eigenschaften der soeben hergestellten Testsubstanz in den
Herstellungsprozeß erfolgen.
Besonders bevorzugt läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung
der Volumenanteile zwischen disperser und zusammenhängender Phase, der
Tropfengrößenverteilung der dispersen Phase, der mittleren Tropfengröße der
dispersen Phase und/oder der Viskosität der Testsubstanz anwenden. Jedoch ist
das erfindungsgemäße Verfahren auch mit einer großen Zahl weiterer wichtiger
Eigenschaften bzw. Parameter von Emulsionen und Suspensionen einsetzbar.
Erfindungsgemäß umfaßt eine Vorrichtung zur Bestimmung zumindest einer Ei
genschaft einer Testemulsion und/oder Testsuspension als eine Testsubstanz,
wobei die Eigenschaft die dielektrische Konstante der Testsubstanz beeinflußt
und von dieser verschieden ist, zumindest eine Meßeinrichtung zum Ermitteln des
Real- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der Testsubstanz bei
einer Vielzahl von Frequenzen und einer Auswerteeinrichtung, welcher die zumin
dest eine Eigenschaft der Testsubstanz unter Verwendung des ermittelten Real-
und/oder Imaginäranteils bestimmt. Die Vorrichtung kann somit zur Bestimmung
von allen Eigenschaften von Testsubstanzen, welche Testemulsionen und/oder
Testsuspensionen sind, herangezogen werden, welche einen Einfluß auf deren
dielektrische Eigenschaften aufweisen. Die Bestimmung der fraglichen Eigen
schaft erfolgt mittels einer Auswerteeinrichtung unter Verwendung des Real-
und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der Testsubstanz bei zu
mindest zwei Frequenzen.
Vorzugsweise bestimmt die Auswerteeinrichtung die zumindest eine Eigenschaft
der Testsubstanz unter Zuhilfenahme zumindest eines Real- und/oder Imaginär
anteils der dielektrischen Konstante zumindest einer Referenzemulsion und/oder
zumindest einer Referenzsuspension als zumindest einer Referenzsubstanz, bei
der die zumindest eine zu bestimmende Eigenschaft bekannt ist. Neben der er
mittelten dielektrischen Konstante der Testsubstanz wird somit von der Auswerte
einrichtung bei der Bestimmung der Eigenschaft der Testsubstanz auch der Real-
und/oder Imaginäranteil der dielektrischen Konstante zumindest einer Referenz
substanz berücksichtigt, welche eine Referenzemulsion und/oder eine Referenz
suspension sein kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Meßeinrichtung
zur Ermittlung von Real- und/oder Imaginäranteil der dielektrischen Konstante der
zumindest einen Referenzsubstanz ausgelegt. Somit können auch Referenzsub
stanzen zum Einsatz kommen, welche zwar hinsichtlich der fraglichen Eigenschaft
bekannt sind, jedoch unbekannte dielektrische Eigenschaften aufweisen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Meßeinrich
tung einen Netzwerkanalysator mit angeschlossenem dielektrischen Meßkopf,
welcher vorzugsweise zu einer Ermittlung des Real- und/oder Imaginäranteils der
dielektrischen Konstanten der Test- und vorzugsweise Referenzsubstanz in einem
Frequenzbereich von 1 MHz bis 20 GHz, insbesondere 200 MHz bis 6 GHz aus
gelegt ist. Als Netzwerkanalysatoren und/oder dielektrische Meßsysteme können
in diesem Zusammenhang herkömmliche Geräte zum Einsatz kommen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht die
Auswerteeinrichtung und eine die Testsubstanz herstellende Substanzerzeu
gungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung in Signalverbindung und die Steuer
einrichtung ist zur Steuerung, Regelung und/oder Überwachung der Substanzer
zeugungseinrichtung unter Berücksichtigung der durch die Auswerteeinrichtung
bestimmten Eigenschaft der Testsubstanz ausgelegt. Dies ermöglicht es, die Vor
richtung im Rahmen des Herstellungsprozesses der Testsubstanz zur in-situ bzw.
in-line Charakterisierung der fraglichen Eigenschaft der Testsubstanz einzusetzen.
Dies kann einerseits zur qualitätssichernden Überwachung einer kritischen Eigen
schaft der Testsubstanz vorteilhaft sein, andererseits jedoch auch zu einer aktiven
Rückkopplung der bestimmten Eigenschaften der Testsubstanz in die Substanz
erzeugungseinrichtung.
Gemäß der Erfindung wird die Verwendung einer obig beschriebenen, erfin
dungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumenanteil zwischen disper
ser und zusammenhängender Phase, der Tropfengrößenverteilung der dispersen
Phase, der mittlerer Tropfengröße der dispersen Phase und/oder der Viskosität
der Testsubstanz vorgeschlagen.
Gemäß der Erfindung umfaßt ein Computerprogrammprodukt zur Bestimmung
zumindest einer Eigenschaft einer Testemulsion und/oder Testsuspension als ei
ne Testsubstanz, wobei die Eigenschaft die dielektrische Konstante der Testsub
stanz beeinflußt und von dieser verschieden ist, welches Programmteile zum Er
fassen des Real- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der Testsubstanz
bei einer Vielzahl (zwei oder mehreren) von Frequenz und zum Bestim
men der zumindest einen Eigenschaft der Testsubstanz unter Verwendung des
ermittelten Real- und/oder Imaginäranteils aufweist. Das Computerprogrammpro
dukt ist somit ausgelegt, sich auf die komplexe dielektrische Funktion einer Test
substanz, d. h. einer Testemulsion und/oder Testsuspension, auswirkende Eigen
schaften zu bestimmen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bestimmung der Eigen
schaft der Testsubstanz unter Zuhilfenahme zumindest eines Real- und/oder Ima
ginäranteils zumindest einer Referenzemulsion und/oder zumindest einer Refe
renzsuspension als zumindest eine Referenzsubstanz, bei der die zumindest eine
zu bestimmende Eigenschaft bekannt ist.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispiel
haft beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Meßsystems gemäß einer Ausführ
rungsform der Erfindung;
Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt des in Fig. 1 gezeigten Meßsystems
mit einer Detailansicht des dielektrischen Tastkopfes;
Fig. 3a ein dielektrisches Spektrum ε'(f) von verschiedenen Referenzemulsio
nen
Fig. 3b ein dielektrisches Spektrum ε"(f) der verschiedenen Referenzemulsio
nen von Fig. 3a;
Fig. 4 eine Tabelle mit berechneten Eigenwerten der Kovarianzmatrix Z der
Datenmatrix D;
Fig. 5 ein Diagramm, welches die Gewichte der ersten drei Basisvektoren in
Abhängigkeit von der Probennummer der Referenzemulsion zeigt;
Fig. 6 ein Diagramm, welches die Hauptkomponenten des Imaginäranteils
ε"(f) der dielektrischen Konstante zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm, welches die gemessene Frequenzabhängigkeit des
Imaginäranteils ε" der Referenzemulsionen sowie aus dem ersten Ba
sisvektor rekonstruierte dielektrische Spektren zeigt;
Fig. 8 ein Diagramm, welches den Ölvolumenanteil in Abhängigkeit von dem
Gewicht des ersten Basisvektors sowie das Ergebnis einer Target Test
Prozedur zeigt;
Fig. 9 ein Diagramm, welches die Frequenzabhängigkeit des Imaginäranteils
der dielektrischen Konstante einer 5 Vol.-%igen Testemulsion zeigt, und
zwar in Form eines Vergleichs der Meßdaten mit einer Rekonstruktion
des dielektrischen Spektrums aus dem ersten Basisvektor; und
Fig. 10 ein Flußdiagramm, welches den schematischen Ablauf der Ölkonzen
trationsbestimmung zeigt.
In Fig. 1 ist der schematische Aufbau einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur
Bestimmung zumindest einer Eigenschaft einer Testemulsion gezeigt. In gleicher
Weise könnte dieser Aufbau auch zur Bestimmung zumindest einer Eigenschaft
einer Testsuspension oder auch einer Testsubstanz dienen, welche eine Mi
schung einer Emulsion mit einer Suspension darstellt. Die Vorrichtung umfaßt ei
ne Emulgiereinheit 10, welche als Substanzerzeugungseinrichtung dient. In die
Emulgiereinheit 10 wird eine Rohemulsion eingeführt und - nach erfolgter Verar
beitung - als Feinemulsion wieder ausgegeben. In dem Ausgangskanal 12 der
Emulgiereinheit 10 ist ein dielektrischer Tastkopf 14 derart angeordnet, daß die
hergestellte Feinemulsion (bzw. eine Feinsuspension) damit in direktem Kontakt
tritt bzw. darin eingetaucht wird. Der dielektrische Tastkopf 14 ist über eine Koa
xleitung mit einem Netzwerkanalysator 16 verbunden.
Eine vergrößerte Detailansicht des dielektrischen Tastkopfes 14 ist in Fig. 2 dar
gestellt. Das Meßprinzip zur Bestimmung der (komplexen) dielektrischen Kon
stante der Substanz, d. h. der hergestellten Feinemulsion oder Feinsuspension,
beruht auf dem Prinzip der offenen Koaxleitung. Der dielektrische Tastkopf umfaßt
ein offenes Ende der zum Netzwerkanalysator 16 führenden Koaxleitung, wobei
die elektrischen Feldlinien zwischen einem Innenleiter der Koaxleitung und des
sen Außenleiter an dem offenen Ende teilweise in einem Raumgebiet liegen, wel
ches betriebsmäßig von der zu untersuchenden Substanz eingenommen wird. Die
dielektrischen Eigenschaften dieser Substanz beeinflussen somit den elektroma
gnetischen Zustand an dem offenen Ende der Koaxleitung. Änderungen dieses
elektromagnetischen Zustands an dem dielektrischen Tastkopf 14 sind mit dem
Netzwerkanalysator 16 detektierbar, wodurch eine Messung der dielektrischen
Eigenschaften möglich ist.
Der dielektrische Tastkopf 14 bildet gemeinsam mit dem Netzwerkanalysator 16
eine Meßeinrichtung. Ferner ist der Netzwerkanalysator 16 mit einem Computer
18 verbunden, welcher als Auswerteeinrichtung dient. Der Computer 18 verarbei
tet die von der Meßeinrichtung ermittelten dielektrischen Eigenschaften der unter
suchten Substanzen und gibt nach erfolgter Auswertung und Verarbeitung das
Ergebnis der zu bestimmenden Eigenschaft der Testsubstanz aus.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße
Vorrichtung im Rahmen eines Beispiels beschrieben, bei dem das Volumenver
hältnis zwischen disperser und kontinuierlicher Phase einer Öl-in-Wasser-
Emulsion bestimmt wird. Die zu Öl-in-Wasser (O-W)-Emulsionen wurden unter
Verwendung der Emulgiereinheit 10 in einem Ultraschall-Batch-Prozess herge
stellt. Als Grundsubstanz dienten eine wässrige Emulgatorlösung (5 g/l LEO-10)
und Pflanzenöl. Eine 70 Vol.-%ige O/W-Emulsion wurde durch Ultraschalleistungs
eintrag von P/V = 4 × 104 W/m3 mit einer Dauer von 20 Minuten hergestellt. Die
mittlere Tropfengröße wurde mit einem Laser-Beugungsmeßgerät ermittelt und
betrug ca. 5 µm. Aus dieser konzentrierten Grundemulsion wurden weniger kon
zentrierte Referenz- bzw. Kalibrationsemulsionen durch Verdünnen mit Wasser
produziert. Somit konnte gewährleistet werden, daß die Tropfengrößenverteilung
zwischen den Referenzemulsionen konstant blieb. Die hergestellten Referenz
emulsionen unterschieden sich lediglich bezüglich ihrer unterschiedlichen Ölkon
zentration voneinander.
Die dielektrischen Eigenschaften, d. h. der Real- und Imaginärteil der dielektri
schen Konstanten, der hergestellten Referenzemulsionen wurden mit dem dielek
trischen Tastkopf 14 (beispielsweise ein Hewlett-Packard 85070B) und dem
Netzwerkanalysator 16 (beispielsweise einem Hewlett-Packard 8753D) über einen
Frequenzbereich von 0,2 bis 6 GHz in 200 Frequenzschritten gemessen. Fig. 3a
zeigt das Ergebnis der Messung des Realteils der dielektrischen Konstante der
hergestellten Referenzemulsionen als Funktion der Frequenz. Neben den sieben
Referenzemulsionen (Ölvolumenanteil 10% bis 70%) ist auch der Realteil ε'(f) der
dielektrischen Konstanten für reines Öl und reines Wasser gezeigt. Fig. 3b zeigt
für den gleichen Frequenzbereich den gemessenen Imaginärteil ε"(f) der dielektri
schen Konstanten für die neun verschiedenen Referenzsubstanzen. Die Standar
dabweichungen von drei jeweilig aufeinanderfolgenden Messungen wurden als
Fehlerbalken in Fig. 3a und 3b eingetragen.
Durch den in 200 Frequenzschritte aufgeteilten Meßprozeß der dielektrischen
Konstante der Referenzsubstanzen liegen diskretisierte Spektren ε'(f) und ε"(f)
als Referenzdatenbasis vor. Diese verhältnismäßig große Datenmenge wurde zur
weiteren Verarbeitung einer Hauptkomponentenanalyse (principle component
analysis; PCA) unterworfen. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, die fraglichen
Eigenschaften einer Testsubstanz ausgehend von den diskretisierten dielektri
schen Spektren der Referenzsubstanzen direkt zu ermitteln. Zur Durchführung der
Hauptkomponentenanalyse werden Datenmatrizen [D'] bzw. [D"] definiert, welche
als Einträge die Real- (ε') bzw. Imaginäranteile (ε") der dielektrischen Konstanten
der verschiedenen Referenzemulsion bei den verschiedenen Meßfrequenzen
aufweisen. Es gilt
wobei ε(ϕi, fj) der Wert der dielektrischen Konstante (Real- bzw. Imaginäranteil)
bei der Ölkonzentration ϕi und der Frequenz fj ist. Prinzipiell kann sowohl mit
dem Realteil ε' als auch mit dem Imaginärteil ε" oder auch einer Kombination von
beiden Anteilen der dielektrischen Konstante gearbeitet werden. In dem folgen
dem Beispiel wurde lediglich der Imaginärteil ε" ausgewertet, d. h. die Datenmatrix
[D"] (im folgenden einfach als [D] bezeichnet) wurde ausgewertet. Die Datenmatrix
[D] wird im Rahmen der Hauptkomponentenanalyse in ein Produkt zweier Matri
zen zerlegt, und zwar der Hauptkomponentenmatrix [R] und der Matrix der Ge
wichte [C], so daß die Beziehung [D] = [R] × [C] gilt. Die Hauptkomponentenmatrix
[R] ergibt sich als Produkt der Datenmatrix [D] mit einer Matrix [Q], welche die sor
tierte Eigenvektormatrix einer Kovarianzmatrix [Z] = [C] × [D]T ist. [D]T bezeichnet
die Transponierte der Datenmatrix [D]. Die Gewichtsmatrix [C] läßt sich aus der
transponierten Eigenvektormatrix bestimmen.
In Fig. 4 sind tabellenartig die Eigenwerte der Kovarianzmatrix [Z'] (d. h. für den
Realteil ε' der dielektrischen Konstante) und [Z"] (d. h. für den Imaginärteil ε" der
dielektrischen Konstante) gezeigt. Das Eigenwertspektrum wird von den Eigen
werten 1 und 2 dominiert, woran bereits erkennbar ist, daß maximal zwei Haupt
komponenten (Basisvektoren) der gemessenen Spektren Informationen tragen. In
Fig. 5 sind die Gewichte der ersten drei Hauptkomponenten gezeigt. Das Gewicht
des ersten Basisvektors nimmt monoton mit der Probennummer, d. h. mit einem
ansteigenden Ölvolumenanteil, ab. Die zugeordneten Basisvektoren sind in Fig. 6
dargestellt, wobei sich die linke Skala für ε" auf den Basisvektor 1 bezieht und die
rechte Skala für ε" auf alle übrigen Basisvektoren. Bereits aus der typischen Ab
hängigkeit des ersten Basisvektors, welche im wesentlichen die dipolare Relaxati
on von Wasser wiederspiegelt, aber auch aus den Größenverhältnissen des er
sten Basisvektors zu den übrigen Basisvektoren ist erkennbar, daß die gemesse
nen dielektrischen Spektren der Referenzemulsionen von dem Basisvektor 1 do
miniert werden. Im folgenden wurde demgemäß lediglich der Basisvektor 1 mit
seinem zugehörigen Gewicht für die weitere Auswertung herangezogen.
In Fig. 7 sind die gemessenen dielektrischen Spektren (ε"(f)) der Referenzemul
sionen sowie die aus dem ersten Basisvektor rekonstruierten Spektren dargestellt.
Außer für die dielektrischen Spektren der reinen Komponenten (0% und 100% Öl)
liegen die aus dem ersten Basisvektor rekonstruierten Spektren vollständig inner
halb der Fehlerbalken der Messungen. Daraus läßt sich folgern, daß der erste
Basisvektor mit seinem zugehörigen Gewicht eine hinreichend genaue Kalibrie
rung der Ölvolumenanteile liefern wird. Hierzu wird eine empirische Korrelation
zwischen dem Ölvolumenanteil und dem Gewicht des ersten Basisvektors be
stimmt, dessen Ergebnis in Fig. 8 dargestellt ist. Es ergibt sich ein streng monoton
fallender Zusammenhang zwischen dem Ölvolumenanteil und dem Gewicht des
ersten Basisvektors. In Fig. 8 ist weiterhin eine Spline-Interpolation durch die mit
tels Hauptkomponentenanalyse gewonnenen Werte (offene Symbole) eingetra
gen.
Die Korrelation zwischen dem Ölvolumenanteil und dem Gewicht des ersten Basisvektors
kann als Meßbasis für die Ölkonzentration einer unbekannten Test
emulsion verwendet werden. Dies erfolgt bevorzugt im Rahmen einer sogenannten
Target Testing Prozedur, mit welcher geprüft wird, ob ein gemessenes dielektri
sches Spektrum der unbekannten Testemulsion sich aus den bisher ermittelten
Basisvektoren (im vorliegenden Fall nur dem ersten Basisvektor) darstellen läßt
und welche Gewichte hierzu notwendig sind. Wie in Fig. 9 dargestellt ist, ist das
dielektrische Spektrum (ε") einer 5 Vol.-%igen O/W-Testemulsion innerhalb der
Meßfehler mit dem ersten Basisvektor reproduzierbar. Zur Rekonstruktion des
gemessenen Spektrums dieser Testemulsion ist somit lediglich der Basisvektor 1
notwendig. Anhand der in Fig. 9 dargestellten Rekonstruktion des dielektrischen
Spektrums der Testemulsion kann das zur Rekonstruktion notwendige Gewicht
des ersten Basisvektors bestimmt werden. Dieses Gewicht der ersten Hauptkom
ponente beträgt 0,51 und stimmt ausgezeichnet mit der Spline-Interpolation der
bereits bekannten Gewichte überein, wie Fig. 8 zeigt. Somit liegt der mittels des
erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmte Wert der Ölkonzentration der Teste
mulsion sehr dicht an dem echten Wert von 5%.
Zusammenfassend können die Schritte der beschriebenen Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flußdiagrammes dargestellt wer
den, welches in Fig. 10 gezeigt ist. Zunächst werden die Referenzemulsionen
(Referenzsubstanzen) dielektrisch spektroskopiert. Es ist ausreichend, lediglich
den Real- oder Imaginärteil der dielektrischen Konstante zu erfassen. Eine insbe
sondere redundante Bestimmung, welche beispielsweise zur Überprüfung des
Ergebnisses von Vorteil sein kann, ist möglich, wenn sowohl Real- als auch Ima
ginäranteil der dielektrischen Konstante bestimmt werden. Die gewonnenen die
lektrischen Spektren der Referenzemulsionen werden mittels Hauptkomponen
tenanalyse zur Bestimmung der Hauptkomponenten und deren Gewichte analy
siert. Eine empirische Korrelation zwischen den Gewichten und den unterschiedli
chen Konzentrationen der Referenzemulsionen wird ermittelt. Nachfolgend wer
den die zu charakterisierenden Testemulsionen dielektrisch vermessen und mit
der beschriebenen Target Testing Prozedur anhand der vorher ermittelten Basis
vektoren analysiert. Mit der empirischen Korrelation wird auf die Konzentration der
untersuchten Testemulsion geschlossen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung er
möglicht auch die simultane Bestimmung mehrerer unterschiedlicher Eigenschaf
ten bzw. Stoffparameter von Testsubstanzen, da sich grundsätzlich unterschiedli
che Eigenschaften von Emulsionen und/oder Suspensionen in unterschiedlicher
Weise auf die komplexe dielektrische Funktionen derselben auswirken. Beispiels
weise kann insbesondere unter Verwendung der beschriebenen Hauptkompo
nentenanalyse der Ölvolumenanteil sowie die Tropfengrößenverteilung bzw. die
mittlere Tropfengröße einer Öl-in-Wasser-Emulsion gleichzeitig bestimmt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, präzise, schnell und automatisch
Qualitätsmerkmale von Emulsionen und/oder Suspensionen zu bestimmen. Die
Emulsionen und/oder Suspensionen können insbesondere über einen weiten Be
reich an Zusammensetzungen und Tropfengrößen untersucht werden. Die Aus
wertung geht durch den Einsatz heutiger Rechner schnell und kann somit vorteil
hafterweise auch zur Prozesskontrolle, -steuerung und/oder -regelung eingesetzt
werden. Eine vorherige Verdünnung der zu untersuchenden Substanz ist nicht
notwendig.
10
Emulgiereinheit
12
Ausgangskanal
14
Dielektrischer Tastkopf
16
Netzwerkanalysator
18
Computer
Claims (17)
1. Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Eigenschaft einer Testemulsion
und/oder Testsuspension als eine Testsubstanz, wobei die Eigenschaft die
dielektrische Konstante der Testsubstanz beeinflußt und von dieser ver
schiedenen ist, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen einer zu untersuchenden Testsubstanz;
- - Ermitteln des Real- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der Testsubstanz bei einer Vielzahl von Frequenzen; und
- - Bestimmen der zumindest einen Eigenschaft der Testsubstanz unter Ver wendung des ermittelten Real- und/oder Imaginäranteils.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung der Eigenschaft der
Testsubstanz unter Zuhilfenahme zumindest eines Real- und/oder Imaginär
anteils der dielektrischen Konstante zumindest einer Referenzemulsion
und/oder zumindest einer Referenzsuspension als zumindest eine Referenz
substanz erfolgt, bei der die zumindest eine zu bestimmende Eigenschaft
bekannt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2 mit den weiteren Schritten:
- - Bereitstellen der zumindest einen Referenzsubstanz; und
- - Ermitteln des Real- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der Referenzsubstanz bei einer Vielzahl von Frequenzen.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Vielzahl von Referenzsub
stanzen bereitgestellt wird, welche sich höchstens hinsichtlich der zumindest
einen zu bestimmenden Eigenschaft und damit verbundenen Folgeeigen
schaften voneinander und von der Testsubstanz unterscheiden.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Fre
quenz in einem Bereich von 1 MHz bis 20 GHz, vorzugsweise 200 MHz bis 6 GHz
liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei m Referenzsubstanzen
S1, . . ., Sm mit zugeordneten bekannten Eigenschaften ϕ1, . . ., ϕm bereitgestellt
werden und das Verfahren die weiteren Schritte umfaßt:
- - Ermitteln des Real- ε'(ϕi, fj) und/oder Imaginäranteils ε"(ϕi, fj) der dielektri schen Konstante jeder der Referenzsubstanzen S1, . . ., Sm bei n verschie denen Frequenzen f1, . . ., fn;
- - Bilden einer Datenmatrix D' = (ε'(ϕi, fj))1 ≦ i ≦ m; 1 ≦ j ≦ n und/oder einer Datenmatrix D" = (ε"(ϕi, fj))1 ≦ i ≦ m; 1 ≦ j ≦ n mit m Spalten und n Zeilen;
7. Verfahren nach Anspruch 6 mit den weiteren Schritten:
- - Durchführen einer Hauptkomponentenanalyse der Datenmatrix D' = R' × C' zur Berechnung der Hauptkomponentenmatrix R' und der Gewichtsmatrix C' der Datenmatrix D' und/oder Durchführen einer Hauptkomponentenana lyse der Datenmatrix D" = R" × C" zur Berechnung von Hauptkomponen tenmatrix R" und Gewichtsmatrix C" der Datenmatrix D";
- - Berechnen der Korrelation zwischen dem Gewicht zumindest der ersten Hauptkomponente der Hauptkomponentenmatrix R' und/oder R" und den Eigenschaften ϕ1, . . ., ϕm der Referenzsubstanzen S1, . . ., Sm;
- - Ermitteln des Real- ε'(ϕTest, fj) und/oder Imaginäranteils ε"(ϕTest, fj) der die lektrischen Konstante der Testsubstanz STest bei den n verschiedenen Fre quenzen f1, . . ., fn;
- - Berechnen eines zur Reproduktion von ε'(ϕTest, fj) und/oder ε"(ϕTest, fj) not wendigen Gewichts der zumindest ersten Hauptkomponente der Haupt komponentenmatrix R' und/oder R"; und
- - Bestimmen der Eigenschaft ϕTest der Testsubstanz aus dem berechneten notwendigen Gewicht anhand der berechneten Korrelation.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Eigen
schaft der Testsubstanz während und/oder unmittelbar anschließend an die
Herstellung der Testsubstanz bestimmt wird und insbesondere zur Steue
rung, Regelung und/oder Überwachung des Herstellungsprozesses verwen
det wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die zu be
stimmende Eigenschaft der Testsubstanz den Volumenanteil zwischen dis
perser und zusammenhängender Phase, die Tropfengrößenverteilung der
dispersen Phase, die mittlere Tropfengröße der dispersen Phase und/oder
die Viskosität der Testsubstanz ist.
10. Vorrichtung zur Bestimmung zumindest einer Eigenschaft einer Testemulsi
on und/oder Testsuspension als eine Testsubstanz, wobei die Eigenschaft
die dielektrische Konstante der Testsubstanz beeinflußt und von dieser ver
schieden ist, umfassend zumindest eine Meßeinrichtung (14, 16) zum Er
mitteln des Real- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der
Testsubstanz bei einer Vielzahl von Frequenzen und einer Auswerteeinrich
tung (18), welche die zumindest eine Eigenschaft der Testsubstanz unter
Verwendung des ermittelten Real- und/oder Imaginäranteils bestimmt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Auswerteeinrichtung (18) die zu
mindest eine Eigenschaft der Testsubstanz unter Zuhilfenahme zumindest
eines Real- und/oder Imaginäranteil der dielektrischen Konstante zumindest
einer Referenzemulsion und/oder zumindest einer Referenzsuspension als
zumindest eine Referenzsubstanz, bei der die zumindest eine zu bestim
mende Eigenschaft bekannt ist, bestimmt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Meßeinrichtung zur Ermittlung von
Real- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der zumindest
einen Referenzsubstanz ausgelegt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Meßeinrichtung einen
Netzwerkanalysator (16) mit angeschlossenem dielektrischen Meßkopf (14)
umfaßt, welcher bevorzugt zu einer Ermittlung des Real- und/oder Imaginär
anteils der dielektrischen Konstanten der Test- und Referenzsubstanz in ei
nem Frequenzbereich von 1 MHz bis 20 GHz, insbesondere 200 MHz bis 6 GHz
ausgelegt ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Auswerteein
richtung (18) und eine die Testsubstanz herstellende Substanzerzeugungs
einrichtung (10) mit einer Steuereinrichtung in Signalverbindung stehen und
die Steuereinrichtung zur Steuerung, Regelung und/oder Überwachung der
Substanzerzeugungseinrichtung (10) unter Berücksichtigung der durch die
Auswerteeinrichtung (18) bestimmten Eigenschaft der Testsubstanz ausge
legt ist.
15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14 zur Be
stimmung des Volumenanteil zwischen disperser und zusammenhängender
Phase, der Tropfengrößenverteilung der dispersen Phase, der mittlerer
Tropfengröße der dispersen Phase und/oder der Viskosität der Testsub
stanz.
16. Computerprogrammprodukt zur Bestimmung zumindest einer Eigenschaft
einer Testemulsion und/oder Testsuspension als eine Testsubstanz, wobei
die Eigenschaft die dielektrische Konstante der Testsubstanz beeinflußt und
von dieser verschiedenen ist, welches Programmteile zum Erfassen des Re
al- und/oder Imaginäranteils der dielektrischen Konstante der Testsubstanz
bei einer Vielzahl von Frequenzen und zum Bestimmen der zumindest einen
Eigenschaft der Testsubstanz unter Verwendung des ermittelten Real-
und/oder Imaginäranteils aufweist.
17. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16, wobei die Bestimmung der
Eigenschaft der Testsubstanz unter Zuhilfenahme zumindest eines Real-
und/oder Imaginäranteils zumindest einer Referenzemulsion und/oder zu
mindest einer Referenzsuspension als zumindest eine Referenzsubstanz
erfolgt, bei der die zumindest eine zu bestimmende Eigenschaft bekannt ist.
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