DE102007024071A1

DE102007024071A1 - Dielektrizitätsmesseinrichtung

Info

Publication number: DE102007024071A1
Application number: DE200710024071
Authority: DE
Inventors: Dierk Dr. Schröder; Gottfried von Dr. Bismarck; Andreas Noack
Original assignee: Koerber AG
Current assignee: Mediseal GmbH
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2008-11-27

Abstract

Eine Dielektrizitätsmesseinrichtung zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut (3) einer Kapsel-Endverpackung mit Hilfe eines elektrischen Feldes wird beschrieben, die eine Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung als Bestandteil der Messanordung aufnimmt, eine Serienmesseinrichtung mit mehreren solcher Dielektrizitätsmesseinrichtungen sowie entsprechende Messverfahren in diesem Zusammenhang.

Description

Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Messtechnik und betrifft eine Dielektrizitätsmesseinrichtung zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut einer Kapsel-Endverpackung mit Hilfe eines elektrischen Feldes, wobei die Dielektrizitätsmesseinrichtung einen Messraum aufweist, der wenigstens durch ein ein erstes Messmittel bildendes elektrisch leitendes Wandungsteil begrenzt wird, und betrifft außerdem eine Serienmesseinrichtung und ein Dielektrizitätsmesssystem. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut einer Kapsel-Endverpackung, umfassend die Schritte Messen dielektrischer Eigenschaften eines Messraums einer Dielektrizitätsmesseinrichtung und einer Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung ohne Portionsgut, Messen dielektrischer Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut, und Berechnen dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts aus dem Ergebnis des Messens dielektrischer Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung ohne Portionsgut und dem Ergebnis des Messens dielektrischer Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen der Masse von Portionsgut einer Kapsel-Endverpackung.
Um den ordnungsgemäßen Betrieb industrieller Fertigungs- und Abfüllanlagen sicherzustellen ist es üblich, die dort stattfindenden Prozesse zu überwachen. Zu diesem Zweck werden häufig im Produktionsablauf einzelne Stichproben entnommen und im Hinblick auf die gewünschten Eigenschaften untersucht. Ein solches stichprobenartiges Überwachen ist jedoch nicht ausreichend, wenn die angestrebten Parameter unter allen Umständen einzuhalten sind, was etwa bei der Fertigung sicherheitsrelevanter Produkte oder beim Abfüllen pharmazeutischer Produkte erforderlich sein kann.
In solchen Fällen werden die Produktlinien nicht lediglich stichprobenartig, sondern vielmehr ständig überwacht, indem beispielsweise die relevanten Messgrößen im Produktstrom kontinuierlich aufgenommen oder für jedes einzelne gefertigte Stück oder jede abgefüllte Portionsmenge überprüft werden. So ist es insbesondere dann, wenn pharmazeutische Präparate in der jeweils zu verabreichenden Einnahmemenge abgefüllt werden, von größter Bedeutung, nach dem Befüllvorgang für jede einzelne Portionsverpackung die genaue Füllmenge zu bestimmen, um dafür Sorge zu tragen, dass ausschließlich Portionsverpackungen mit definierter Wirkstoffdosierung in Umlauf gelangen können. Ähnliches gilt für andere technische Bereiche, etwa für die Kontrolle von Einzelverpackungen so genannter Tages-Kontaktlinsen und dergleichen.
Derzeit ist die Verpackung von Produkten oder Substanzen als Portionsgut üblich. Als „Portionsgut" wird vorliegend jede Substanz oder jedes Produkt bezeichnet, das hinsichtlich seiner Verpackung für eine einzige Anwendung konfektioniert ist, also bei pharmazeutischen oder kosmetischen Produkten etwa mittels einer Verpackung als Einzeldosis oder bei Produkten mittels einer Einzel- oder Mehrfachverpackung (je nachdem, wie viele Einzelstücke bei einer Einzelanwendung jeweils benötigt werden; bei Handschuhen ist dies etwa eine Doppelpackung). Derartige Portionsgüter werden häufig in einer Kapsel-Verpackung vertrieben, also in einer verschlossenen Einzelverpackung, deren Inhalt gegenüber äußerer Einwirkung durch eine Verkapselung geschützt ist. Wird das Portionsgut in dieser Kapsel-Verpackung dem Endverbraucher oder Endanwender zugänglich gemacht, ist diese bevorzugt als Kapsel-Endverpackung ausgebildet, die hinsichtlich Kennzeichnung und Handhabbarkeit regelmäßig besonders strengen Anforderungen unterliegt, so dass ein irrtümlicher falscher Gebrauch des Inhalts weitgehend ausgeschlossen wird.
Die einfachste Kenngröße zur Bestimmung der Füllmenge einer Portionsverpackung ist üblicherweise die eingewogene Masse (die Nettomasse), die sich etwa als Differenz aus der Masse der befüllten Portionsverpackung (der Bruttomasse) und der Masse der leeren Portionsverpackung ergibt (der Tara-Masse). Herkömmlicherweise erfolgt eine solche Massenbestimmung in einem gravimetrischen Messverfahren, bei dem das zu wägende Gut auf die Waagschale einer Waage überführt wird und anschließend nach Ablauf einer Zeitspanne, die zum Equilibrieren (Auspendeln) der Waagschale erforderlich ist, der jeweils gemessene Massewert aufgenommen wird. Ein Equilibrieren ist in der Regel erforderlich, da die Waagschale üblicherweise nach Auflegen des zu wägenden Guts nachschwingt und so ein genaues Ablesen des Messwertes nicht möglich ist.
Die für die Equilibrierung erforderliche Zeit hat zur Folge, dass ein herkömmliches gravimetrisches Bestimmungsverfahren bei der kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Überwachung der Füllmenge von Portionsverpackung nicht ohne weiteres einsetzbar ist, da dies in Anbetracht der hohen Durchsatzgeschwindigkeiten industrieller Abfüllanlagen einen Rückstau und somit nicht unbeträchtliche Verzögerungen des Gesamtprozesses zur Folge hätte. Überdies ist bei der Kontrolle der Abfüllung pharmazeutischer Zubereitungen in Portionsverpackungen mittels gravimetrischer Verfahren mitunter die Empfindlichkeit der Messwaage zu gering, als dass ein Einsatz herkömmlicher Verfahren sinnvoll ist, da die Masse der Verpackung häufig deutlich größer ist als die Masse der zu verpackenden Substanz, so dass die Massezunahme beim Einfüllen nicht mit hinreichender Genauigkeit angezeigt wird.
Um eine Verzögerung des Prozessablaufs insgesamt zu vermeiden, werden bei derartigen Anlagen üblicherweise berührungslose Verfahren zur Massebestimmung eingesetzt. Soll etwa das Abfüllen von dielektrischen (und damit nicht oder nur schlecht elektrisch leitenden) Substanzen überwacht werden, so werden hierfür Dielektrizitätsmessverfahren eingesetzt, mittels derer dielektrische Eigenschaften der abgefüllten Substanz bestimmt werden, die nach Kalibrierung des Messsystems in die jeweilige Masse der Substanz umgerechnet werden können.
Die dielektrische Leitfähigkeit ε einer Substanz (Formelzeichen epsilon; auch als Permittivität bezeichnet) ergibt sich als Produkt aus der Dielektrizitätskonstante ε₀ (Formelzeichen epsilon mit Index „0"; auch als Permittivität des Vakuums, elektrische Feldkonstante oder Influenzkonstante bezeichnet) und der dielektrischen Funktion ε_r der Substanz (Formelzeichen epsilon mit Index „r"; auch als relative Permittivität des Vakuums bezeichnet sowie – in isotropen Medien – als Permittivitätszahl, Dielektrizitätszahl oder Dielektrizitätskonstante). Die in der Regel frequenzabhängige dielektrische Funktion ε_r stellt hierbei eine stoffspezifische Größe dar. Es handelt sich dabei um eine komplexe Größe mit dem Realteil ε' (Formelzeichen epsilon mit hochgestelltem Strich) und dem Imaginärteil ε'' (Formelzeichen epsilon mit hochgestelltem Doppelstrich), die sich aus beiden Anteile errechnet zu ε_r = ε' – jε''. Realteil und Imaginärteil einer dielektrischen Funktion und die sich daraus ergebende dielektrische Leitfähigkeit werden insgesamt von dem Oberbegriff „dielektrische Eigenschaften" beschrieben.
Üblicherweise wird in Dielektrizitätsmessverfahren eine effektive dielektrische Funktion der gesamten Messanordnung einschließlich der zu untersuchenden Substanz bestimmt. Aus diesen Messwerten lässt sich die entsprechende dielektrische Funktion der zu untersuchenden Substanz berechnen, wobei die spezifische Ausgestaltung der Messanordnung etwa in Form eines Referenzwertes berücksichtigt werden kann, beispielsweise durch Vergleich der Messergebnisse mit denen einer Leermessung, bei der die Messanordnung ohne die zu untersuchenden Substanz untersucht wird.
Als Dielektrizitätsmessverfahren zur Massenbestimmung einer Substanz sind insbesondere Kapazitätsmessungen und Mikrowellenresonanzmessungen von Bedeutung. Bei Kapazitätsmessungen wird die Kapazitätsänderung eines Messkondensators registriert, die eintritt, wenn in den Messraum zwischen zwei als Messelektroden ausgebildeten Kondensatorplatten die zu untersuchende Substanz eingebracht wird. Die Kapazität wird hierfür etwa aus dem Strom errechnet, der bei Anlegen eines definierten Messspannungssignals beobachtet wird. Unter Berücksichtigung der Abmessungen der Messelektroden und deren Abstand zueinander kann die hierbei die effektive dielektrische Leitfähigkeit des Messraums oder der Messzelle errechnet werden. Durch Messung der Kapazität kann die dielektrische Funktion und daraus die Masse der untersuchenden Substanz bestimmt werden (Eingrößenmessung). Ist es erforderlich, gleichzeitig auch den Wassergehalt zu bestimmen, kann zusätzlich auch der Verlustwinkel erfasst werden (Zweigrößenmessung). Ein allgemeines Beispiel für ein System zur Massenbestimmung mittels eines solchen kapazitiven Verfahrens ist in WO 01/44764 beschrieben.
Bei Mikrowellenresonanzmessungen wird die Änderung des Resonanzverhaltens eines Mikrowellenresonators registriert, die eintritt, wenn in einen als Hohlraumresonator ausgebildeten Messraum die zu untersuchende Substanz eingebracht wird. Über eine Koppelelektrode wird Mikrowellenstrahlung in den Messraum eingekoppelt und in einem anderen Abschnitt des Mikrowellenresonators mittels einer weiteren Koppelelektrode ausgekoppelt, wobei die Intensität der ausgekoppelten Mikrowellenstrahlung bestimmt wird. Wird eine solche Einzelmessung für unterschiedliche Frequenzen der eingekoppelten Mikrowellenstrahlung durchgeführt, so erhält man ein Mikrowellenresonanzspektrum mit einem Resonanzsignalmaximum, dessen spektrale Lage und Breite von der dielektrischen Funktion des Messraums mit der zu untersuchenden Substanz abhängig ist. Das allgemeine Prinzip der Massenbestimmung mittels eines Mikrowellenresonanzverfahrens ist etwa in US 5,554,935 beschrieben. Weitere Beispiele für konkrete Vorrichtungen zur Anwendung dieses Verfahrens sind in EP 1 467 191 und in EP 1 634 041 beschrieben.
Auch bei Dielektrizitätsmessverfahren kann es zu einer Verfälschung der Messergebnisse kommen, wenn die Substanz zusammen mit der Portionsverpackung untersucht wird. Aus diesem Grund wird in WO 01/44764 vorgeschlagen, die Substanz für die Messung ohne Verpackung in einen als Aufnahmeraum ausgebildeten Abschnitt innerhalb des Messraums zu überführen und nach der Messung diesem wieder zu entnehmen. Bei flüssigen oder pulverförmigen Substanzen besteht hierbei jedoch die Gefahr, dass ein Teil der Substanz an der Wandung des Aufnahmeraums anhaftet und bei der Entnahme in diesem verbleibt, so dass das Messergebnis für diese Portion und für nachfolgende Portionen hierdurch zum Teil beträchtlich verändert oder sogar verfälscht wird.
Des weiteren können stückgutartig vereinzelbar ausgebildete Substanzen wie etwa Tabletten, Pellets oder Gelatinekapseln gemäß den in US 5,554,935 und EP 1 467 191 beschriebenen Vorrichtungen auch als vereinzelter Produktstrom ohne Verpackung durch den Messraum hindurchgeleitet werden. Diese Verfahren sind jedoch nicht anwendbar bei solchen Substanzen, die nicht portionsweise stückgutartig vereinzelbar ausgebildet sind, etwa bei Flüssigkeiten und Pulvern.
Ein für stückgutartige Substanzen wie auch für Flüssigkeiten und Pulver anwendbares Messverfahren ist in EP 1 634 041 offenbart, bei dem die mit der Substanz befüllte Portionsverpackung in den Messraum eingebracht und einer Messung dielektrischer Eigenschaften unterzogen wird, gefolgt von einer gravimetrischen Bestimmung der Gesamtmasse von Portionsverpackung und Substanz. Nach Kalibrierung der Messapparatur kann aus den beiden Messwerten die jeweilige Substanznasse bestimmt werden. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch das Erfordernis einer gravimetrischen Messzelle und die damit verbundene Verzögerung und verminderte Genauigkeit bei Substanzmengen, deren Masse gering im Verhältnis zu der Masse der Portionsverpackung ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, zur Massebestimmung eines Portionsguts eine Dielektrizitätsmesseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die diese Nachteile beseitigt, die insbesondere für Portionsgut geeignet ist, das in Form eines Pulvers, einer Flüssigkeit oder in einzelstückiger Form in einer Kapsel-Endverpackung vorliegt, und die bei diesem eine genaue und zügige Massenbestimmung ohne Einsatz einer gravimetrischen Messeinrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Dielektrizitätsmesseinrichtung einen Aufnahmebereich aufweist, der zur Aufnahme und Positionierung wenigstens einer elektrisch leitenden Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung ausgebildet ist, und die eingerichtet ist, die von dem Aufnahmebereich aufgenommene Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung als temporäres Messmittel temporär in eine Messanordnung mit dem ersten Messmittel zu bringen. Durch diese Ausbildung wird sichergestellt, dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung ein Einbringen des zu vermessenden Portionsguts stets zusammen mit zumindest einem Teil der Kapsel-Endverpackung gestattet, ohne dass zur einzelnen Messung gravimetrische Messvorrichtungen erforderlich sind.
Die spezifische Ausgestaltung ermöglicht so eine sehr schnelle und zugleich verlässliche Massenbestimmung des Portionsguts, da das Portionsgut stets zusammen mit der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung in die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingebracht und aus dieser wieder entfernt wird, ohne dass ein separates Umfüllen des Portionsguts erforderlich ist.
Infolge der Ausbildung der Dielektrizitätsmesseinrichtung zur Aufnahme der Kapsel-Endverpackung als wesentlicher Bestandteil der Messanordnung wird zudem ein besonders einfacher Aufbau für eine Dielektrizitätsmesseinrichtung möglich, der auch den hohen mechanischen Belastungen bei einer Vielzahl rasch hintereinander ablaufender Einzelmessungen an unterschiedlichen Proben stand hält.
So ist es mit Hilfe einer derartigen Dielektrizitätsmesseinrichtung möglich, dielektrische Eigenschaft zu bestimmen, beispielsweise die dielektrische Leitfähigkeit, die dielektrische Funktion oder Anteile davon, etwa den Realteil und/oder den Imaginärteil dieser beiden Größen, wobei die Messung mit Hilfe eines elektrischen Feldes durchgeführt wird. Bei diesem Feld kann es sich um ein elektromagnetisches Wechselfeld, wie es etwa durch Anlegen einer Wechselspannung erzeugt wird, oder um das Feld elektromagnetischer Strahlung handeln. Anstelle eines Wechselfeldes kann das elektrische Feld natürlich auch ein quasistatisches elektrisches Feld sein, wie es etwa durch Anlegen einer mit einem einzelnen Spannungsübergang einer Rechteckspannung überlagerten Gleichspannung erhalten werden kann, oder aber ein Feld mit einem beliebigen zeitlichen Verlauf, solange dieser zeitliche Verlauf genau bestimmt oder zumindest bestimmbar ist.
Als zu vermessendes Gut, dessen dielektrische Eigenschaft zu bestimmt ist, dient Portionsgut einer Kapsel-Endverpackung. Als Portionsgut kann jede Substanz oder jedes Produkt eingesetzt werden, das hinsichtlich ihrer bzw. seiner Verpackung für eine einzige Anwendungshandlung vorbereitet und angepasst ist, insbesondere pharmazeutische Produkte in Form von Tabletten, Granulaten oder Pulvern, Flüssigkeiten oder dergleichen, wobei diese pharmazeutischen Produkte natürlich beliebige Wirkstoffe enthalten können.
Als Kapsel-Endverpackung kommen beliebige Einzelverpackungen für die entsprechenden Substanzen oder Produkte in Frage, die eine elektrisch leitende Verpackungswand aufweisen. Als Verpackungswand wird ein Bestandteil der Kapsel-Endverpackung oder nur ein Abschnitt eines Bestandteils der Kapsel-Endverpackung bezeichnet, der den zur Aufnahme des Portionsguts angepassten Innenbereich der Kapsel-Endverpackung von dem Bereich außerhalb der Kapsel-Endverpackung abtrennt.
Üblicherweise gelangen solche Kapsel-Endverpackungen zum Endverbraucher oder Endbenutzer in verschlossenem Zustand. Kapsel-Endverpackungen können dabei unterschiedlich ausgebildet sein; so kann es sich bei diesen etwa um verschlossene Tüten, Durchdrück-Verpackungen (so genannte Blisterverpackungen oder Sichtverpackungen), Flaschen, Ampullen oder dergleichen handeln, die in der Regel aus zwei oder mehreren Teilen bestehen, selten nur aus einem einzigen Teil, wobei die Teile mittels üblicher Techniken (etwa mittels einer Klebeverbindung, Schweißverbindung, Klemmverbindung, Heftverbindung, Quetschverbindung oder ähnlichem) miteinander verbunden werden und so eine Verkapselung des darin eingeschlossenen Portionsguts bewirken. Die Verbindung wird häufig nicht zerstörungsfrei lösbar ausgebildet, so dass die Verpackung zugleich als Originalitätssiegel dient. Herkömmliche Materialien für Kapsel-Endverpackungen sind beispielsweise Metalle, polymere Kunststoffe, Papier, Karton oder Glas. Diese werden regelmäßig in Form von Folien oder Formkörpern eingesetzt, die aus diesen Materialien oder aus Kombinationen dieser Materialien bestehen, etwa in Form eines Laminats.
Tüten bestehen häufig aus zwei umlaufend miteinander verschweißen Folienstücken, die entweder vollständig aus polymeren Kunststoffen bestehen oder aus Laminaten der Kunststoffe mit Papier oder Metallfolien hergestellt sind. Ampullen und Flaschen bestehen in der Regel aus einem Formkörper aus Kunststoff oder Glas, der bei Ampullen verschmolzen oder verschweißt ist, bei Flaschen hingegen mit einem als Verschluss ausgebildeten zweiten Formstück aus Glas, Kunststoff, Metall oder dergleichen verschlossen ist, dass zudem Dichtelemente aufweisen kann, beispielsweise aus Silikon oder Gummi.
Eine Durchdrück-Verpackung weist häufig etwa ein mit Vertiefungen ausgerüstetes Aufnahmeteil auf, das mittels eines Verschlussteils verschlossen wird, das einseitig mit dem Aufnahmeteil verklebt, verschweißt oder verschmolzen wird. Besondere Ausbildungen solcher Verpackungen weisen anstelle des Verschlussteils ein zweites, ebenfalls mit Vertiefungen ausgerüstetes Aufnahmeteil auf, so dass hierbei zwei Aufnahmeteile miteinander verbunden werden. Üblicherweise besteht ein Aufnahmeteil aus Kunststoff oder aus einem Laminat mehrerer Kunststoffe miteinander oder von einem Kunststoff oder mehreren Kunststoffen mit einer Metallfolie, und ein Verschlussteil aus einer Metallfolie, einer Kunststoff-Folie, einem Pappstreifen oder aus einem Laminat mehrerer Kunststoffe miteinander oder von einem oder mehreren Kunststoffen mit einer Metallfolie. Besonders häufig sind für pharmazeutische Präparate Kombinationen von einem Aufnahmeteil aus einem Polymer, das mit einer Metallfolie als Verschlussteil verbunden ist. Als Polymere gelangen alle üblichen geeigneten Polymere zum Einsatz, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen oder Polyvinylchlorid, und als Metalle alle üblichen geeigneten Metalle, etwa Aluminium. Selbstverständlich können Durchdrück-Verpackungen auch Aufnahmeteile aufweisen, die vollständig aus einem geformten Metallblech gefertigt sind. In der Regel sind in einer Durchdrück-Verpackung sowohl Aufnahmeteil als auch Verschlussteil dünnwandig ausgebildet und weisen Verpackungswände auf, die die Verpackung nach außen hin begrenzen.
Die Dielektrizitätsmesseinrichtung selber ist eingerichtet, zumindest einen Teil der Kapsel-Endverpackung zur Bestimmung dielektrischer Eigenschaften aufzunehmen. Die Dielektrizitätsmesseinrichtung weist einen Messraum auf, der in ihrem Innern angeordnet ist. Dieser Messraum ist nach außen hin durch Wandungsteile begrenzt, wobei der Begriff Wandungsteil auf eine funktionsbedingte Unterteilung der Wandung des Messraums Bezug nimmt; mehrere der Wandungsteile können dabei durchaus insgesamt einstückig ausgebildet sein.
Zumindest ein Wandungsteil ist als elektrisch leitendes Wandungsteil ausgebildet. Die Dielektrizitätsmesseinrichtung weist zudem einen Aufnahmebereich auf, der zur Aufnahme und Positionierung wenigstens einer der oben beschriebenen Verpackungswände der Kapsel-Endverpackung ausgebildet ist. Bei der Verpackungswand handelt es sich hierbei um eine elektrisch leitende Verpackungswand als Bestandteil der Kapsel-Endverpackung; diese Verpackungswand kann dabei ein einzelnes Element sein, das mit weiteren Elementen der Kapsel-Endverpackung verbunden wird, oder aber integral ausgebildeter Bestandteil der Kapsel-Endverpackung.
Befindet sich daher die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung im Aufnahmebereich und wurde in der Aufnahmeposition ausgerichtet (wobei hierfür gegebenenfalls die Verpackungswand an der Dielektrizitätsmesseinrichtung temporär fixiert werden kann), so begrenzen das elektrisch leitende Wandungsteil der Dielektrizitätsmesseinrichtung und die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung den Messraum. Vorzugsweise erfolgt dies an einander gegenüberliegenden und somit räumlich korrespondierenden Positionen des Messraums. Besonders günstig ist dabei, wenn die Dielektrizitätsmesseinrichtung derart eingerichtet ist, dass das elektrisch leitende Wandungsteil und die elektrisch leitende Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung in der Messanordnung zueinander parallele und dabei einander gegenüberliegende Flächen aufweist, wobei die Feldlinien des elektrischen Feldes im Messraum an den Flächen senkrecht zu den Flächen verlaufen. Da das Portionsgut nahe der Verpackungswand vorhanden ist, wird auf diese Weise ein im wesentlichen homogenes elektrisches Feld am Ort des Portionsguts sichergestellt und somit eine besonders verlässliche Messung dielektrischer Eigenschaft des Portionsguts in der Messanordnung möglich.
Erfindungsgemäß ist die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingerichtet, die von dem Aufnahmebereich aufgenommene Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung temporär in eine besondere Anordnung relativ zum Wandungsteil zu bringen, die eine Messung dielektrischer Eigenschaften ermöglicht und somit die Messanordnung darstellt.
Für die Dielektrizitätsmessung ist die Gegenwart beider Teile zwingend erforderlich, die des elektrisch leitenden Wandungsteils ebenso wie die der elektrisch leitenden Verpackungswand. Demzufolge stellen diese beiden Teile Messmittel dar: das elektrisch leitende Wandungsteil der Dielektrizitätsmesseinrichtung bildet hierbei das erste Messmittel und die elektrisch leitende Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung bildet hierbei – da dieses Element lediglich zeitweilig in die Messapparatur eingefügt und nach der Messung wieder entfernt wird – das temporäre Messmittel.
Infolge der besonderen Ausbildung des Aufnahmebereichs wird dabei die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung relativ zum Messraum derart ausgestaltet, dass das Portionsgut in Bezug auf die Verpackungswand innerhalb des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung angeordnet ist. Hierbei ist es insbesondere günstig, wenn die Dielektrizitätsmesseinrichtung derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Messmittel und dem temporären Messmittel ein Raum für das zu untersuchende Portionsgut als Portionsgut-Raum ausgebildet wird, also ein umschlossener Portionsgutmessraum, der das zu vermessende Portionsgut umschließt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Dielektrizitätsmesseinrichtung als Teil eines elektrischen Messkondensators zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut einer Kapsel-Endverpackung ausgebildet und eingerichtet, zusammen mit dem temporären Messmittel temporär den elektrischen Messkondensator zu bilden. Die Detektion erfolgt hierbei nach üblichen und bekannten Verfahren. Durch eine derartige Ausbildung wird eine besonders einfache, verlässliche und kostengünstige Dielektrizitätsmesseinrichtung zur Verfügung gestellt. Sinnvoll ist es hierbei, wenn das temporäre Messmittel über ein zusätzliches Stützelement abgestützt wird, so dass die Verpackungswand vibrationsfrei im Aufnahmebereich gelagert ist und sich die Kapazität der gesamten Messanordnung somit nicht unbeabsichtigt ändert.
Bei dieser Ausbildung ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das erste Messmittel als erste Messelektrode ausgebildet ist, und die Dielektrizitätsmesseinrichtung weiterhin eingerichtet ist, das temporäre Messmittel als zweite Messelektrode derart aufzunehmen, dass die erste Messelektrode und die zweite Messelektrode elektrisch voneinander isoliert sind.
Hierfür ist es erforderlich, eine elektrische Verbindung zu der elektrisch leitenden Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung herzustellen. Dies ist mit allen üblichen und hierfür geeigneten Verfahren möglich. Eine derartige Verbindung kann dabei durch galvanische oder auch kapazitive Ankopplung erfolgen. Liegt etwa der elektrisch leitende Bereich der Verpackungswand direkt an der Oberfläche derjenigen Seitenfläche, die in der Messanordnung außerhalb des Messraums angeordnet ist, so kann eine Signalleitung der Dielektrizitätsmesseinrichtung unmittelbar an die elektrisch leitende Oberfläche herangeführt werden und mit dieser etwa über ein Klammerendstück, ein Federendstück oder mittels eines gegen die Oberfläche gepressten Drahtes für einen galvanischen Kontakt verbunden werden. Die Oberfläche kann dabei an einer beliebigen Position an der Verpackungswand angeordnet sein, beispielsweise an deren Vorderseite, Rückseite oder Randseite, oder aber auch an mehreren dieser Positionen.
Sind jedoch an derjenigen Seitenfläche, die in der Messanordnung außerhalb des Messraums ist angeordnet ist, ausschließlich elektrisch nichtleitende (und damit isolierende) Teile der Oberfläche der Verpackungswand angeordnet, so ist ein direkter galvanischer Kontakt der leitenden Verpackungswand durch Heranführen einer Signalleitung an die Oberfläche nicht möglich. Dies ist etwa dann der Fall, wenn der elektrisch leitende Bereich der Verpackungswand nach außen hin bedeckt ist, etwa mit einer isolierenden Kunststoff-Folie oder einer isolierenden Kunststoff-Laminatschicht. In diesem Fall kann beispielsweise ein galvanischer Kontakt invasiv hergestellt werden, also unter zumindest teilweiser Zerstörung der Kapsel-Endverpackung, indem beispielsweise eine angespitzte Sonde am Ende der Signalleitung durch die isolierende Kunststoff-Folie hindurch gestochen wird und so einen elektrisch leitenden direkten Kontakt zu dem elektrisch leitenden Bereich der Verpackungswand herstellt.
Da bei invasiven Messungen stets die Gefahr einer Beschädigung der Verkapselung besteht, kann stattdessen die elektrische Verbindung auch kapazitiv hergestellt werden. Eine derartige kapazitive Anbindung der elektrisch leitenden Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung an die Dielektrizitätsmesseinrichtung kann etwa dadurch geschaffen werden, dass ein elektrisch leitender Bereich der Signalleitung an die nichtleitende Oberfläche der Verpackungswand herangeführt wird, ohne den nichtleitenden Bereich der Verpackungswand zu beschädigen. Auf diese Weise wird eine elektrische Verbindung erzeugt, ohne dass es dabei zu einem leitenden galvanischen Kontakt kommt.
Über die kapazitive Anbindung ist es möglich, eine Verbindung mit definierten Eigenschaften zu erzeugen. Dies ist insbesondere dort vorteilhaft, wo andere Verbindungsverfahren zu undefinierten Verbindungen führen würden, die die Messergebnisse in nicht reproduzierbarer Weise verfälschen können. Dies kann beispielsweise dann problematisch sein, wenn die Oberfläche der Verpackungswand aus Aluminium besteht. An der Oberseite von Aluminium bildet sich an Luft eine dichte dünne Oxidschicht, die als Passivschicht der weiteren Korrosion entgegenwirkt. Diese Passivschicht selbst ist jedoch elektrisch nichtleitend, so dass an Luft eine galvanische Verbindung zu einer Aluminiumoberfläche nur unter Zerstörung der Passivschicht möglich ist. Ein derartiger Kontakt wäre jedoch in elektrischer Hinsicht undefiniert. Stattdessen kann es sinnvoll sein, die Aluminiumoberfläche unter Luftausschluss dünn mit einem nichtleitenden Polymer zu beschichten, etwa mit einem Polyester, um eine in Bezug auf kapazitive und ohmsche Eigenschaften definierte Oberfläche zu erzeugen. Eine solchermaßen nichtleitend beschichtete elektrisch leitende Verpackungswand kann mit einem kapazitiven Kontakt in die Dielektrizitätsmesseinrichtung temporär eingebunden werden. Bei dieser kapazitiven Anbindung handelt es sich somit um einen definierten Nicht-Kontakt als elektrische Verbindung.
Eine erforderliche elektrische Isolierung des ersten Messmittels gegenüber dem temporären Messmittel kann durch übliche Anpassungsschritte erfolgen; so kann etwa die Kontaktfläche des Aufnahmebereichs der Dielektrizitätsmesseinrichtung, der in der Messanordnung mit dem elektrisch leitenden Teil der Verpackung in Kontakt steht, elektrisch isolierend ausgebildet sein. Überdies sind natürlich auch alle anderen geeigneten Maßnahmen durchführbar, etwa solche, bei denen die übrigen Wandungsteile, die den Messraum zwischen dem elektrische leitenden Wandungsteil und der Verpackungswand begrenzen, elektrisch isolierend ausgebildet sind.
Alternativ zu der Ausbildung der Dielektrizitätsmesseinrichtung für eine kapazitive Dielektrizitätsmessung kann die Dielektrizitätsmesseinrichtung auch für eine Mikrowellenresonanz-Dielektrizitätsmessung eingerichtet sein. Hierfür ist es von Vorteil, wenn die Dielektrizitätsmesseinrichtung ein erstes Koppelelement zum Einkoppeln von Mikrowellenstrahlung in den Messraum sowie ein zweites Koppelelement zum Auskoppeln von Mikrowellenstrahlung aus dem Messraum aufweist, wobei die Dielektrizitätsmesseinrichtung als Teil eines Mikrowellenresonators zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut einer Kapsel-Endverpackung ausgebildet ist, und wobei die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingerichtet ist, zusammen mit dem temporären Messmittel temporär den Mikrowellenresonator zu bilden. Auf diese Weise können auf besonders einfache Weise dielektrische Eigenschaften des Portionsguts selbst, die sich aus der Verschiebung des Resonanzsignalmaximums infolge des Einbringens des Portionsguts in den Messraum ergeben, sowie deren dielektrischer Verlust (als Imaginärteil der dielektrischen Funktion) erhalten werden, der sich aus der Verbreiterung des Resonanzsignalmaximums ergibt und Rückschlüsse auf den Wassergehalt des Portionsguts und des Messraums erlaubt.
Mit Hilfe des ersten Koppelelements wird Mikrowellenstrahlung in den Messraum eingekoppelt. Zur Aufnahme einer vollständigen Resonanzkurve wird die Frequenz der eingekoppelten Mikrowellenstrahlung innerhalb des relevanten Messbereichs sukzessive geändert, so dass Mikrowellenstrahlung unterschiedlicher Frequenzen eingekoppelt wird.
Mit Hilfe des zweiten Koppelelements wird die eingekoppelte Mikrowellenstrahlung, die der Resonanzbedingung genügt, aus dem Messraum ausgekoppelt und in der nachgeschalteten Nachweisschaltung unter Einsatz herkömmlicher Verfahren detektiert.
Hierbei sind das erste und das zweite Koppelelement üblicherweise separat voneinander ausgebildet, etwa das erste Koppelelement als eine erste Koppelantenne (erste Koppelsonde) und das zweite Koppelelement als eine zweite Koppelantenne (zweite Koppelsonde), die von dem ersten Koppelelement verschieden ist. Stattdessen können das erste und das zweite Koppelelement aber auch integriert ausgebildet sein, etwa als kombinierte Koppelelektrode, mittels derer die Mikrowellenstrahlung in den Messraum eingekoppelt und ebenfalls wieder ausgekoppelt wird, wie dies beispielsweise für Reflexionsmessungen sinnvoll sein kann.
Auf diese Weise ist es möglich, die Dielektrizitätsmesseinrichtung als Teil eines Mikrowellenresonators zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut einer Kapsel-Endverpackung auszubilden, wobei die Dielektrizitätsmesseinrichtung dann eingerichtet ist, zusammen mit dem temporären Messmittel temporär den Mikrowellenresonator zu bilden. Dies betrifft in erster Linie eine Ausbildung zur Aufnahme der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung, wofür alle üblichen und geeigneten Anpassungsverfahren und Anpassungsmöglichkeiten zum Einsatz kommen können.
Besonders günstig ist es hierbei, wenn das erste Messmittel als ein Teilbereich der Innenwandung eines Hohlraumresonators ausgebildet ist und die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingerichtet ist, das temporäre Messmittel als einen weiteren Teilbereich der Innenwandung des Hohlraumresonators derart aufzunehmen, dass das erste Messmittel und das temporäre Messmittel über weitere Teilbereiche der Innenwandung des Hohlraumresonators elektrisch untereinander verbunden sind und so zusammen mit den weiteren Teilbereichen der Innenwandung temporär den Hohleiter des Hohlraumresonators bilden, also den geschlossenen Hohlleiterraum mit elektrisch leitenden Wänden, der den Resonatorraum des Mikrowellenresonators bildet. Auf diese Weise ist die Verpackungswand Bestandteil des Hohlraumresonators selbst, wodurch der Aufbau der Messanordnung weiterhin vereinfacht wird. Gleichzeitig wird aber auch die Verlässlichkeit der Messdaten erhöht, da das Portionsgut unmittelbar in den Resonatorraum eingebracht wird.
Da die elektrische Leitfähigkeit der Innenwandung des Hohlraumresonators für die Ausbildung stehender Wellen innerhalb des Hohlraumresonators und somit auch für die Funktionalität des Resonators insgesamt von Bedeutung ist, sollte das elektrisch leitende erste Messmittel und das elektrisch leitende temporäre Messmittel in der Messanordnung jeweils elektrisch mit den restlichen Wandungsteilen verbunden sein. Dies kann auf übliche geeignete Weise geschehen, etwa mittels der zuvor beschriebenen Verfahren zur Erzeugung einer galvanischen Verbindung oder einer kapazitiven Verbindung.
Darüber hinaus ist es auch möglich, den Resonator über kapazitiv verbundene Wandungsteile zu verschließen, wodurch sich die Einbindung von Elementen mit nichtleitenden Oberflächen vereinfachen kann.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die Form des ersten Messmittels der Form des temporären Messmittels derart angepasst ist, dass das erste Messmittel zu dem temporären Messmittel einerseits und zu der Oberfläche des in die Kapsel-Endverpackung eingebrachten Portionsguts andererseits einen geringen Abstand aufweist. Infolge der besonderen Anpassung des Aufnahmebereichs der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Form der Kapsel-Endverpackung einerseits und der Anpassung der räumlichen Form der einander gegenüberliegend angeordneten Flächen des ersten Messmittels und des temporären Messmittels andererseits wird eine besonders hohe Feldstärke des elektrischen Feldes an dem Ort erzeugt, an dem das Portionsgut angeordnet ist, was einen besonders starken Einfluss des Portionsguts auf das Resonanzsignal zur Folge hat und so die Genauigkeit der Messung verbessert.
Günstig ist es ferner, wenn die Dielektrizitätsmesseinrichtung im Messraum zumindest nahe dem ersten Messmittel einen dielektrischen Resonatorfüllkörper mit hoher Dielektrizitätskonstante aufweist. Als Resonatorfüllkörper wird vorliegend ein Element bezeichnet, dass sich im Resonanzraum der Messanordnung befindet, das also innerhalb des Hohlraumresonators angeordnet ist, und dessen dielektrische Eigenschaft das Messergebnis insgesamt in kontrollierter Weise beeinflusst. Durch diese Ausbildung wird die effektive dielektrische Funktion des Messraums dahingehend modifiziert, dass die Verschiebung des resultierenden Resonanzsignals bei relativ kleinen Abmessungen des Mikrowellenresonators zu einer Signallage vergleichbar der eines größeren Resonators führt. Damit wird es möglich, die Abmessungen der Dielektrizitätsmesseinrichtung bei gleich bleibender Qualität der Messung zu verringern. Ein derartiger Resonatorfüllkörper kann dabei mit einem oder mit mehreren Bestandteilen der Messanordnung verbunden sein, etwa mit einem Wandungsteil der Dielektrizitätsmesseinrichtung, oder aber separat zu diesem ausgeführt sein.
Hierbei ist es besonders günstig, wenn die Form des Resonatorfüllkörpers derart angepasst ist, dass der nächstliegend zu dem temporären Messmittel angeordnete Endabschnitt des Resonatorfüllkörpers zu dem temporären Messmittel einerseits und zu der Oberfläche des in die Kapsel-Endverpackung eingebrachten Portionsguts andererseits einen geringen Abstand aufweist. Auch durch eine derartige Ausbildung wird eine besonders hohe Feldstärke am Ort des Portionsguts erzeugt.
Besonders vorteilhaft ist eine als Mikrowellenresonator ausgebildete Dielektrizitätsmesseinrichtung, wenn der Messraum als Begrenzung seitliche Wandungsteile und das erste Messmittel umfasst, die in der Messanordnung untereinander elektrisch verbunden sind, wobei die seitlichen Wandungsteile als mantelseitig geschlossener Wandungsrahmen mit einer ersten grundseitigen Öffnung und einer zweiten grundseitigen Öffnung ausgebildet sind, und dass das erste Messmittel und eine erste grundseitige Öffnung des seitlichen Wandungsrahmen relativ zueinander bewegbar angeordnet sind und eingerichtet sind, durch zumindest teilweisen Formschluss temporär den Messraum zu bilden. Auf diese Weise ist es möglich, in einer raschen Abfolge hintereinander unterschiedliches Portionsgut zu vermessen.
Dies beinhaltet, dass der Messraum seitlich von Wandungsteilen begrenzt ist, die einen zusammenhängenden Rahmen bilden, den Wandungsrahmen, der somit mantelseitig geschlossen ist (das heißt an den Außenseiten aller Randseiten).
Der Wandungsrahmen weist mittig in seinen beiden Grundseiten (den beiden Grundflächen) durchgängige Öffnungen auf, die erste und die zweite grundseitige Öffnung, die fluchtend zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Die Verbindung dieser Öffnungen bildet den Messraum und somit auch den Resonatorraum. Als Begrenzung des Messraums kann dieser zusätzlich zu den Wandungsteilen an der ersten grundseitigen Öffnung das erste Messmittel aufweisen. Das erste Messmittel ist jedoch relativ zum Wandungsrahmen bewegbar angeordnet, so dass das erste Messmittel an die erste grundseitige Öffnung des Wandungsrahmens bewegt werden kann, oder aber der Wandungsrahmen mit seiner ersten grundseitigen Öffnung an das erste Messmittel bewegt werden kann, so dass das erste Messmittel die erste grundseitige Öffnung des Wandungsrahmen formschlüssig verschließt und den Messraum grundseitig begrenzt, wodurch zumindest temporär der Messraum gebildet wird. Auch hierbei ist vorteilhaft, wenn die Begrenzungsteile des Messraums untereinander elektrisch leitend verbunden sind.
Dadurch, dass der Wandungsrahmen und das erste Messmittel relativ zueinander bewegbar sind, ist es möglich, eine dieser beiden Baugruppen ortsfest und die andere beweglich auszubilden, so dass die unterschiedlichen Teile innerhalb kurzer Zeit zu einer temporär bestehenden Dielektrizitätsmesseinrichtung zusammengefügt und nach der Messung wieder getrennt werden können, was eine Vereinfachung der Automatisierung des Messverfahrens bewirken kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Dielektrizitätsmesseinrichtung ein bewegliches Kassettenelement umfasst, das eine Vielzahl an seitlichen Wandungsrahmen aufweist, die untereinander verbunden sind, und wenn das erste Messmittel als Teil eines feststehenden elektrisch leitenden Schuhs ausgebildet ist, wobei das Kassettenelement und der Schuh eingerichtet sind, den Messraum temporär aus dem ersten Messmittel und jedem der Vielzahl an Wandungsrahmen durch die Bewegung des Kassettenelements an dem als erstes Messmittel ausgebildeten Teil des Schuhs vorbei jeweils nacheinander zu bilden.
In diesem Fall ist das erste Messmittel also als feststehender elektrisch leitender Schuh ausgebildet (oder zumindest als Teil von einem solchen Schuh), an dem ein beweglicher seitlicher Wandungsrahmen vorbeigeführt wird und so kurzzeitig den Messraum bildet.
Zur weiteren Verbesserung des Verfahrens ist eine Vielzahl an seitlichen Wandungsrahmen untereinander über eine geschlossene Linienführung verbunden. Die Abfolge der Wandungsrahmen bildet dabei ein Kassettenelement, in dem die Wandungsrahmen starr (etwa in Form einer kreisförmigen Anordnung der Wandungsrahmen innerhalb des Kassettenelements) oder flexibel (etwa an einem tragenden Führungsgurt) angeordnet sind.
Durch die Verwendung eines Kassettenelements mit einer Vielzahl an Wandungsrahmen wird bei der Bewegung des Kassettenelements am feststehenden Schuh vorbei temporär nicht bloß eine, sondern nacheinander vielmehr eine Vielzahl an Messräumen gebildet.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei etwa, wenn das erste Messmittel aus der zylinderbogenförmigen Seitenfläche des Schuhs gebildet wird, und wenn das Kassettenelement drehbar gelagert ist und zwei parallele Kreisringe aufweist, die über eine Vielzahl radial angeordneter Rahmenzwischenwände derart voneinander beabstandet sind, dass jeweils zwei benachbarte Rahmenzwischenwände und zwei parallele Kreisringsegmente elektrisch leitend verbunden sind und so den Wandungsrahmen ausbilden, und dass zwei benachbarte Wandungsrahmen jeweils eine gemeinsame Rahmenzwischenwand aufweisen, wobei der Schuh relativ zu dem Kassettenelement derart angeordnet ist, dass der Schuh im Bereich der ersten grundseitigen Öffnungen der Wandungsrahmen zwischen beiden Kreisringen elektrisch leitend eingepasst ist, so dass bei einer Drehung des Kassettenelements die Dielektrizitätsmesseinrichtung jeweils temporär gebildet wird, und wobei die Wandungsrahmen des Kassettenelements nach außen hin zweite grundseitige Öffnungen aufweisen, und wobei die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingerichtet ist, dass sich temporäre Messmittel und die zweiten grundseitigen Öffnungen annähern und mit diesen temporär in eine elektrisch leitende Messanordnung gebracht werden.
Infolge der drehbaren Lagerung des Kassettenelements kann dieses leicht an dem feststehenden Schuh vorbeigeführt werden. Sind die Wandungsrahmen im Kassettenelement kreisförmig angeordnet, so wird die Abfolge einzelner Messungen noch weiter vereinfacht. Hierbei weist das Kassettenelement zwei parallele Kreisringe auf, die über eine Vielzahl radial angeordneter Rahmenzwischenwände voneinander beabstandet sind. Jeder Wandungsrahmen wird dabei durch zwei benachbarte Rahmenzwischenwände und je einem Segment auf jedem Kreisring gebildet, wobei die Kreisringsegmente mit ihrer Hauptausdehnung parallel zueinander angeordnet sind. Kreisringssegmente und Rahmenzwischenwände sind dabei jeweils elektrisch leitend verbunden. Zur weiteren Vereinfachung folgen die Wandungsrahmen innerhalb des Kassettenelements unmittelbar aufeinander, das heißt ohne Zwischenabstand, so dass zwei benachbarte Wandungsrahmen jeweils eine gemeinsame Rahmenzwischenwand sowie jeweils paarweise aneinander angrenzende Kreisringssegmentpaare aufweisen.
Die Öffnungen in den Wandungsrahmen verlaufen damit radial zum Kreisring, so dass einige der Öffnungen von dem ersten Messmittel verschlossen werden können, wenn das erste Messmittel eine zylinderbogenförmige Seitenfläche des Schuhs aufweist. Der Schuh ist dabei relativ zu dem Kassettenelement derart angeordnet, dass dessen zylinderbogenförmige Seitenfläche im Bereich der ersten grundseitigen Öffnungen der Wandungsrahmen zwischen beiden Kreisringen elektrisch leitend eingepasst ist, wobei der elektrische Kontakt etwa durch die Kreisringe selber oder durch zusätzliche Schleifkontakte oder Schleifringe erfolgen kann. Bei einer Drehung des Kassettenelements wird die Dielektrizitätsmesseinrichtung also jeweils temporär gebildet. Die radiale zweite Öffnung der Wandungsrahmen ist derart angepasst, dass die temporären Messmittel innerhalb des Verfahrensablaufs sich an diese zweite grundseitige Öffnung legen und diese ebenfalls elektrisch leitend bedecken, wodurch in Kombination mit dem Verschließen der ersten grundseitigen Öffnung durch das erste Messmittel insgesamt die Messanordnung gebildet wird.
Zur Vereinfachung der Einrichtung ist es sinnvoll, dass der Schuh an der inneren Öffnung des kreisringförmigen Kassettenelements angeordnet, die zweite grundseitige Öffnung bildet demnach die äußere radiale Öffnung des kreisringförmigen Kassettenelements. Natürlich kann die Dielektrizitätsmesseinrichtung auch so ausgebildet sein, dass der Schuh an der äußeren radialen Öffnung des kreisförmigen Kassettenelements angeordnet ist und die inneren radialen Öffnungen die zweiten grundseitigen Öffnungen der Wandungsrahmen darstellen.
In Relation zu der elektrisch leitenden Verpackungswand muss das Portionsgut in der Messanordnung auch bei dieser Ausführungsform zum Messraum der Dielektrizitätsmesseinrichtung hin gerichtet angeordnet sein. Wird die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung dabei der Dielektrizitätsmesseinrichtung offen und somit noch nicht verkapselt zugeführt, so ist es erforderlich, dass pulverförmiges oder flüssiges Portionsgut dabei auf der oberen Seite der Verpackungswand angeordnet ist. Ist zudem der Bereich der Verpackungswand unter dem Portionsgut ein elektrisch leitender Bereich der Verpackungswand, so impliziert dies, dass die Verpackungswand mit dem Portionsgut der Dielektrizitätsmesseinrichtung von unten zugeführt ist, das Kassettenelement ist in der temporär gebildeten Messanordnung demzufolge über der Verpackungswand angeordnet, beispielsweise am unteren Teilabschnitt des Kassettenelements. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfache und damit vorteilhafte Ausbildung.
Ist die Kapsel-Endverpackung hingegen während der Messung bereits verschlossen und somit verkapselt, so dass das Portionsgut nicht herausfallen kann, dann kann die Verpackungswand der Dielektrizitätsmesseinrichtung aber auch von anderen Seite her zugeführt werden, solange in der Messanordnung das Portionsgut innerhalb des Messraums angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Kapsel-Endverpackung der Dielektrizitätsmesseinrichtung auch an einem oberen Teilabschnitt des Kassettenelements zugeführt werden kann, also „kopfüber" oder „hängend", wenn die elektrisch leitende Verpackungswand radial nach außen gerichtet ist und das verkapselte Portionsgut somit radial nach innen gerichtet angeordnet ist.
Als weitere Verbesserung dieser Ausbildung kann die zylinderbogenförmige Seitenfläche des Schuhs zudem Vertiefungen aufweisen, in denen das erste und das zweite Koppelelement elektrisch von dem Schuh isoliert aufgenommen sind. Auf diese Weise sind die Koppelelemente gegenüber mechanischen Beschädigungen auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten des Kassettenelements geschützt angeordnet.
Überdies bietet die vorliegende Erfindung eine Serienmesseinrichtung für ein sukzessives Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut einer Vielzahl Kapsel-Endverpackungen, wobei die Serienmesseinrichtung eine Vielzahl an erfindungsgemäßen Dielektrizitatsmesseinrichtungen umfasst. Die ersten Messmittel der Dielektrizitätsmesseinrichtungen sind dabei an einem ersten Kombinationselement angeordnet, das zur Aufnahme einer Vielzahl an temporären Messmitteln eingerichtet ist. Mit einer derartigen Serienmesseinrichtung ist es möglich, innerhalb kurzer Zeit eine Vielzahl an Kapsel-Endverpackungen zu überprüfen und so eine besonders einfache Überwachung eines Abfüllprozesses zu realisieren.
Dies wird insbesondere durch Anordnung einer Vielzahl an Dielektrizitätsmesseinrichtungen an einem einzigen Element möglich, dem ersten Kombinationselement. So können beispielsweise mittels des ersten Kombinationselements mehrere Dielektrizitätsmesseinrichtungen gemeinsam betätigt werden, wobei jede einzelne Dielektrizitätsmesseinrichtung mit jeweils einer Verpackungswand einer Kapsel-Endverpackung in eine Messanordnung gebracht wird. Auf diese Weise können etwa gleichzeitig mehrere Messanordnungen hergestellt und somit parallele Messung an mehreren Kapsel-Endverpackungen durchgeführt werden.
Dabei kann das erste Kombinationselement eine Vielzahl an nebeneinander (und somit parallel) angeordneten Dielektrizitätsmesseinrichtungen aufweisen, so dass mit einer einzigen Betätigungshandlung eine Bewegung des ersten Kombinationselements auf die Verpackungswände (oder als weitere Möglichkeit einer relativ zueinander gerichteten Bewegung umgekehrt, eine Bewegung der Verpackungswände auf das erste Kombinationselement) bewirkt werden kann. Dabei werden mehrere Messanordnungen gebildet und somit auch mehrere Messungen parallel durchgeführt. Zusätzlich oder stattdessen kann das erste Kombinationselement auch mehrere Dielektrizitätsmesseinrichtungen hintereinander angeordnet aufweisen. Hierdurch können – je nach der konkreten Ausbildung – ebenfalls mehrere Einzelmessungen gleichzeitig durchgeführt werden oder aber der Ablauf einer sequentiellen Mehrfachmessung vereinfacht werden, bei der mehrere Verpackungswände nacheinander untersucht werden können.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn diese Serienmesseinrichtung weiterhin ein zweites Kombinationselement umfasst, das als Trägerteil für eine Vielzahl an temporären Messmitteln ausgebildet ist, wobei das erste Kombinationselement und das zweite Kombinationselement für eine relativ zueinander gerichtete Bewegung eingerichtet sind. Auf diese Weise wird die Durchführung einer Vielzahl an Messungen weiterhin vereinfacht. So können durch Verwendung eines einzigen zweiten Kombinationselements, das eine Vielzahl an Verpackungswände von Kapsel-Endverpackungen als Trägerteil aufnimmt, mit einfacher Handhabung eines einzigen Elements gleichzeitig eine Vielzahl an Verpackungswänden bewegt und in eine Messanordnung überführt werden.
Dass Trägerteil kann hierfür beliebig ausgebildet sein. So kann es sich dabei beispielsweise um Trageabschnitte mit Vertiefungen zur Aufnahme von Kapsel-Endverpackungen handeln. Die Trageabschnitte können zum Beispiel Reihen aus mehreren solcher Vertiefungen in paralleler Ausrichtung enthalten (Zeilenreihen), die jeweils gleichzeitig in Messanordnungen gebracht werden können. Überdies kann das Trägerteil eine Vielzahl solcher Reihen hintereinander aufweisen. Dies kann etwa dadurch erreicht werden, dass die Trageabschntte an einem Element oder Kettenelement endlos angeordnet sind. Stattdessen sind aber auch andere Anordnungen möglich, beispielsweise die Anordnung einer festen Anzahl an Trageabschnitten hintereinander, etwa in Form eines palettenartigen Halters oder dergleichen.
Günstig ist es, wenn das erste Kombinationselement als Matrixrahmen ausgebildet ist, in dem die ersten Messmittel der Vielzahl an ersten Messmitteln flach jeweils nebeneinander angeordnet sind. Ein derartiger Matrixrahmen kann eine eindimensionale oder eine zweidimensionale Anordnung der einzelnen Dielektrizitätsmesseinrichtungen aufweisen, so dass durch eine einzige Bewegung des Matrixrahmens entweder im Falle einer eindimensionalen Anordnung jeweils eine Zeilenreihe parallel angeordneter Verpackungswände oder aber im Falle einer zweidimensionalen Anordnung jeweils mehrere Reihen parallel angeordneter Verpackungswände gleichzeitig untersucht werden können. Im einfachsten Fall handelt es sich bei der Bewegung des Matrixrahmens um ein Absenken des Matrixrahmens auf darunter an diesem vorbei geführte Verpackungswände. Durch eine derartige Ausbildung kann der Messablauf stark vereinfacht werden.
Ebenfalls günstig kann es sein, wenn das erste Kombinationselement als Walzenrahmen ausgebildet ist, in dem die ersten Messmittel der Vielzahl an ersten Messmitteln jeweils nebeneinander auf der Mantelfläche einer Zylinderwalze angeordnet sind. Auch hier ist es möglich, dass jeweils mehrere Dielektrizitätsmesseinrichtungen parallel zueinander auf der Mantelfläche angeordnet sind, so dass gleichzeitig mehrere Messungen durchgeführt werden.
Dies bietet ebenfalls den Vorteil, dass infolge der Zylindersymmetrie kein häufiges aufwärts und abwärts gerichtetes Bewegen des ersten Kombinationselement erforderlich ist. Vielmehr kann das walzenförmige erste Kombinationselement über die Oberfläche der Verpackungswände kontinuierlich abrollen, während die einzelnen Dielektrizitätsmesseinrichtungen gegen die Verpackungswände gepresst werden. Dies hat zur Folge, dass die mechanischen Elemente einem nur geringen Verschleiß ausgesetzt sind und die Messezeit zudem drastisch verkürzt werden kann.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Dielektrizitätsmesssystem zur Verfügung, das eine der oben beschriebenen Dielektrizitätsmesseinrichtungen und zumindest eine elektrisch leitende Verpackungswand einer Kapsel-Endverpackung umfasst. Infolge der äußerst vorteilhaften Ausgestaltung in der Messanordnung dieses Messsystems werden die oben bereits geschilderten Vorteile verwirklicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut einer Kapsel-Endverpackung vorgeschlagen, umfassend die Schritte Messen dielektrischer Eigenschaften eines Messraums einer Dielektrizitätsmesseinrichtung und einer Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut und Berechnen dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts aus dem Ergebnis des Messens dielektrischer Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut, wobei dielektrische Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung ohne Portionsgut mit einer Dielektrizitätsmesseinrichtung gemessen werden, die eine der zuvor beschriebenen Dielektrizitätsmesseinrichtungen und eine mit dieser temporär elektrisch verbundene Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung umfasst. Hierzu werden vor dem Messen dielektrischer Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut zumindest die folgenden Schritte durchgeführt: das Portionsgut wird in einen Portionsgutbereich der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung überführt, die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit dem Portionsgut wird in die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingebracht, und zumindest ein elektrisch leitender Teil der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung wird mit der Dielektrizitätsmesseinrichtung elektrisch verbunden, wodurch die Dielektrizitätsmesseinrichtung und die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung temporär in eine Messanordnung gebracht werden, und wobei der Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Messen dielektrischer Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit dem Portionsgut entnommen wird. Gegenüber den bislang bekannten Verfahren bietet dies die Möglichkeit, auf einfache Weise und mit großer Verlässlichkeit dielektrische Eigenschaften von Portionsgut unterschiedlicher Beschaffenheit, Struktur und Form zu bestimmen, wobei sogar eine Bestimmung mit Portionsgut in einer bereits verkapselten Kapsel-Endverpackung möglich ist.
Für dieses Verfahren werden also dielektrische Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung zusammen mit dem Portionsgut gemessen. Aus dem Ergebnis dieser Messung werden dielektrische Eigenschaften des Portionsguts errechnet.
Mit diesem Verfahren ist es zum einen möglich, Informationen über dielektrische Eigenschaften von mit Portionsgut versehenen Verpackungswänden einer Vielzahl Kapsel-Endverpackungen relativ zueinander zu erhalten, indem die Messungen an den Verpackungswänden nacheinander durchgeführt werden und die so ermittelten Werte untereinander verglichen werden, etwa im Hinblick auf Abweichungen von einem Mittelwert oder Zielwert.
Zum anderen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dielektrische Eigenschaften auch als absolute Größen bestimmt werden. Ist etwa die Verpackungswand ein mit hoher Reproduzierbarkeit hergestelltes Erzeugnis, so kann es ausreichend sein, vor der ersten Messreihe eine einzige dieser Verpackungswände ohne Portionsgut in der Dielektrizitätsmesseinrichtung als Basiswert zu vermessen und den so bestimmten Basiswert für eine anfängliche Kalibrierung der Messapparatur einzusetzen. Nach einer solchen Anfangskalibrierung können nunmehr mit dem oben beschriebenen Verfahren dielektrische Eigenschaften des Portionsguts als absolute Größen bestimmt werden.
Als Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es für eine absolute Bestimmung dielektrischer Eigenschaften vorteilhaft, wenn vor dem Überführen des Portionsguts in den Portionsgutbereich der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung dielektrische Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung ohne Portionsgut gemessen werden und wenn das Berechnen dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts dann erfolgt, indem diese aus dem Ergebnis des Messens dielektrischer Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut und dem Ergebnis des Messens dielektrischer Eigenschaften des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung ohne Portionsgut berechnet werden. Auf diese Weise wird für jede zu untersuchende Verpackungswand vor dem Hinzufügen des Portionsguts in eine Dielektrizitätsmesseinrichtung eingebracht und einzeln vermessen, wodurch ein Referenzwert der Verpackungswand ohne Portionsgut erhalten wird. Die Dielektrizitätsmesseinrichtung dieser Referenzmessung kann dabei dieselbe Dielektrizitätsmesseinrichtung wie die erste Dielektrizitätsmesseinrichtung, die für die eigentliche Messung vorgesehen ist, oder aber eine von dieser verschiedene zweite Dielektrizitätsmesseinrichtung sein, die vorteilhafterweise in ihrem Aufbau der ersten Dielektrizitätsmesseinrichtung ähnlich ist. Der so erhaltene Referenzwert entspricht als spezifischer und somit exakter Blindwert den dielektrischen Eigenschaften der gesamten Dielektrizitätsmessanordnung für jede einzelne Kapsel-Endverpackung. Dieser Referenzwert wird bei der Berechnung der dielektrischen Eigenschaften des Portionsguts berücksichtigt und erlaubt somit eine hochgenaue Bestimmung dielektrischen Eigenschaften von Portionsgut. Mit diesem Verfahren können auch Verpackungswände eingesetzt werden, die mit großer Fertigungstoleranz hergestellt werden.
Als Besonderheit wird für dieses Verfahren nicht bloß die Dielektrizitätsmesseinrichtung der oben beschriebenen Art eingesetzt, in der die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung temporär einen wesentlichen und für die Messung unabdingbaren Bestandteil der Messanordnung bildet, sondern die eigentliche Messung wird zudem an Portionsgut durchgeführt, das bereits in einen extra dafür vorgesehenen Bereich der Verpackungswand überführt wurde, in den Portionsgutbereich der Verpackungswand. Das Portionsgut wird zur Messung zusammen mit der Verpackungswand in die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingebracht, wo die eigentliche Messung in situ erfolgt und das Portionsgut sich dabei an der Verpackungswand befindet. Für die Messung wird die Verpackungswand oder zumindest ein elektrisch leitender Teil davon mit der Dielektrizitätsmesseinrichtung elektrisch verbunden, wodurch die Dielektrizitätsmesseinrichtung und die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung temporär in die eigentliche Messanordnung überführt werden. Nach der Dielektrizitätsmessung wird die Verpackungswand mit dem Portionsgut abschließend wieder der Messanordnung entnommen.
Hierbei kann die Kapsel-Endverpackung verschlossen werden und so die Verkapselung ausbilden, indem ein Aufnahmeteil der Kapsel-Endverpackung mit einem Verschlussteil der Kapsel-Endverpackung verbunden wird, bevor die Kapsel-Endverpackung mit dem Portionsgut in den Messraum eingebracht wird oder nachdem die Kapsel-Endverpackung mit dem Portionsgut aus dem Messraum entnommen wurde, wobei zumindest ein Teil des Aufnahmeteils oder/und zumindest ein Teil des Verschlussteils die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung bildet. Dies hat zur Folge, dass das Portionsgut – etwa bei besonders empfindlichem Portionsgut – entweder vor der eigentlichen Messung bereits in der Kapsel-Endverpackung verkapselt und somit gesichert werden kann oder aber nach dem eigentlichen Messschritt, was etwa dann von Vorteil ist, wenn die Kapsel-Endverpackung zwingend aus einem metallhaltigen Aufnahmeteil und einem metallhaltigen Verschlussteil bestehen muss, wodurch die Bestimmung dielektrischer Eigenschaften des Inhalts der Verpackung unmöglich wäre.
Günstig ist es hierbei, wenn das Messen dielektrischer Eigenschaften unter Verwendung eines Messkondensators in der zuvor dergestalt beschriebenen Dielektrizitätsmesseinrichtung durchgeführt wird. Alternativ kann das Messen dielektrischer Eigenschaften auch – wie obenstehend beschriebenen – unter Verwendung eines Mikrowellenresonators als Dielektrizitätsmesseinrichtung durchgeführt werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Verfahren herausgestellt bei dem das Messen dielektrischer Eigenschaften unter Verwendung der oben beschriebenen Dielektrizitätsmesseinrichtung mit den Wandungsrahmen durchgeführt wird, wobei das erste Messmittel und eine erste grundseitige Öffnung des Wandungsrahmens relativ zueinander bewegt werden und hierdurch temporär die Dielektrizitätsmesseinrichtung bilden, sobald die erste grundseitige Öffnung unmittelbar an dem ersten Messmittel angeordnet ist, und wobei außerdem die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung und die zweite grundseitige Öffnung einander angenähert werden und bei Kontakt temporär in eine Messanordnung gebracht werden. Dieses Verfahren ermöglicht ein zeitsparendes sukzessives Messen dielektrischer Eigenschaften an einer Vielzahl unterschiedlichen Portionsguts.
Dies wird über eine relative Bewegung des ersten Messmittels gegenüber der ersten grundseitigen Öffnung des Wandungsrahmens erreicht, wodurch temporär die Dielektrizitätsmesseinrichtung gebildet wird, solange das erste Messmittel zeitweilig unmittelbar an der ersten grundseitigen Öffnung positioniert ist. Eine Messanordnung wird gebildet, wenn zusätzlich noch die Verpackungswand und die zweite grundseitige Öffnung einander angenähert werden und in dieser Position elektrisch miteinander verbunden sind.
Bei diesem halbkontinuierlichen Messverfahren hat es sich als außerordentlich günstig herausgestellt, wenn das Messen dielektrischer Eigenschaften unter Verwendung der oben beschriebenen Dielektrizitätsmesseinrichtung mit dem Kassettenelement in Form einer Einzelmessung durchgeführt wird, bei der die Verpackungswand einer Kapsel-Endverpackung an eine zweite grundseitige Öffnung des Wandungsrahmens in dem sich drehenden Kassettenelement herangeführt und mit diesem in elektrischen Kontakt gebracht wird, die Verpackungswand zusammen mit dem Kassettenelement mit derselben Umlaufgeschwindigkeit wie das Kassettenelement an dem feststehenden Schuh entlang geführt wird, wodurch über den Kontaktschluss zwischen dem Schuh und der ersten grundseitigen Öffnung des Wandungsrahmens in dem Kassettenelement eine Dielektrizitätsmesseinrichtung gebildet wird, ein Messen dielektrischer Eigenschaften durchgeführt wird, und die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung von der zweiten grundseitigen Öffnung des Wandungsrahmens in dem sich drehenden Kassettenelement gelöst und von diesem fortgeführt wird, wobei bei einem Umlauf des Kassettenelements entsprechend der Anzahl der darin vorhandenen Wandungsrahmen eine Vielzahl an Einzelmessungen nacheinander durchgeführt wird.
Für jede einzelne Messung wird hierbei die Verpackungswand einer Kapsel-Endverpackung an eine zweite grundseitige Öffnung des Wandungsrahmens in dem sich drehenden Kassettenelement herangeführt und mit diesem in elektrischen Kontakt gebracht. In dieser herangeführten Position bewegt sich die Verpackungswand zusammen mit dem Kassettenelement in derselben Umlaufgeschwindigkeit wie das Kassettenelement in Richtung auf den feststehenden Schuh zu. Tritt die erste grundseitige Öffnung des Wandungsrahmens des Kassettenelements in elektrischen Kontakt mit dem Schuh, so bildet sich die Messanordnung aus und die Einzelmessung wird durchgeführt. Nach Beendigung der Messung wird das Kassettenelement mit der Verpackungswand von dem feststehenden Schuh weg bewegt und anschließend die Verpackungswand von der zweiten grundseitigen Öffnung des Wandungsrahmen entfernt. Infolge der kreisringförmigen Anordnung der Wandungsrahmen innerhalb des Kassettenelements werden zu derselben Zeit bei Wandungsrahmen, die diesem Wandungsrahmen räumlich nachfolgen, dieselben Schritte mit anderen Verpackungswänden zeitlich versetzt durchgeführt. Insgesamt ergibt sich hieraus eine halbkontinuierliche Messung dielektrischer Eigenschaften einer Abfolge an unterschiedlichen Messanordnungen, deren Anzahl pro Umlauf des Kassettenelements der Anzahl an einzelnen in dem Kassettenelement vorhandenen Wandungsrahmen entspricht.
Günstigerweise wird dieses Verfahren als Serienmessverfahren ausgeführt, bei dem das Messen als Serienmessung mit einer der zuvor beschriebenen Serienmesseinrichtungen durchgeführt wird, wobei jeweils Verpackungswände der Kapsel-Endverpackung an das erste Kombinationselement geführt werden und das erste Kombinationselement in Berührung mit den Verpackungswänden der Kapsel-Endverpackungen gebracht wird, wodurch jeweils eine Dielektrizitätsmesseinrichtung der Serienmesseinrichtung mit einer Verpackungswand in dem Teilbereich des Trägerteils temporär in eine Messanordnung gebracht wird. So kann durch eine Bewegung des ersten Kombinationselements an die Verpackungswände oder durch eine Bewegung der Verpackungswände an das erste Kombinationselement jeweils eine Verpackungswand und eine Dielektrizitätsmesseinrichtung der Serienmesseinrichtung in eine Messanordnung gebracht werden. Durch die Verwendung des ersten Kombinationselements können nun mehrere Einzelmessungen gleichzeitig durchgeführt werden und/oder der zeitliche Abstand zweier aufeinander folgender Messungen verkürzt werden, so dass der für eine Einzelmessung erforderliche Aufwand vermindert wird.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn bei dem Verfahren zusätzlich zu dem ersten Kombinationselement ein zweites Kombinationselement eingesetzt wird, auf dem eine Vielzahl an Verpackungswänden als Raster angeordnet werden und die Verpackungswände der Kapsel-Endverpackungen mit dem Portionsgut in die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingebracht werden, und bei dem das zweite Kombinationselement mit den Verpackungswänden der Kapsel-Endverpackungen an dem ersten Kombinationselement vorbei geführt wird und währenddessen in einem Teilbereich des zweiten Kombinationselements die Verpackungswände und das zweiten Kombinationselement mit dem ersten Kombinationselement in Berührung gebracht wird, indem das zweite Kombinationselement zumindest abschnittsweise an den Teilbereich des zweiten Kombinationselements herangeführt wird. Hierdurch ist eine besonders einfache Handhabung einer großen Anzahl an Verpackungswänden möglich, was zudem das gleichzeitige Messen mehrerer Verpackungswände mit oder ohne Portionsgut stark vereinfacht.
So ist es etwa von Vorteil, wenn dieses Verfahren mittels einer Serienmesseinrichtung mit einem Matrixrahmen als ersten Kombinationselement durchgeführt wird, bei der der Matrixrahmen auf den Teilbereich des zweiten Kombinationselements abgesenkt werden kann. Dadurch können gleichzeitig eine Vielzahl an Dielektrizitätsmesseinrichtungen der Serienmesseinrichtung und eine Vielzahl an Verpackungswänden in dem Teilbereich des Trägerteils temporär in Messanordnungen gebracht werden und so mehrere Messungen parallel und somit gleichzeitig durchgeführt werden.
Stattdessen kann das Verfahren auch mittels einer Serienmesseinrichtung mit einem Walzenrahmen als erstem Kombinationselement durchgeführt werden, der das zweite Kombinationselement berührt und an dem zweiten Kombinationselement mit den Verpackungswänden derart abgerollt wird, dass eine Vielzahl an Dielektrizitätsmesseinrichtungen der Serienmesseinrichtung und eine Vielzahl an Verpackungswände in dem Teilbereich des Trägerteils temporär in Messanordnungen gebracht werden. Hierdurch ist es besonders einfach, mehrere Einzelmessungen hintereinander durchzuführen, da das erste Kombinationselement nicht jeweils von den Verpackungswänden abgehoben werden muss, sondern sich vielmehr durch die Drehbewegung der Walze von der Oberseite der Verpackungswände abhebt. Gleichzeitig treten dabei Dielektrizitätsmesseinrichtungen, die in Umfangsrichtung des Walzenrahmens hinter der abgehobenen Dielektrizitätsmesseinrichtung gelegen sind, mit nachfolgenden Verpackungswänden in Kontakt und bilden so neue Messanordnungen. Durch diese Verfahrensführung wird somit der Ablauf der Einzelmessungen ebenfalls stark verkürzt und zudem die Messapparatur infolge der kontinuierliche Rollbewegung des Walzenrahmens insgesamt geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt als bei diskontinuierlichen Bewegungen des ersten Kombinationselements auf die Verpackungswände zu und von diesen wieder weg.
Schließlich bietet die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen der Masse von Portionsgut einer Kapsel-Endverpackung, umfassend die Schritte Bestimmen der dielektrischen Eigenschaften von Vergleichsportionsgut bekannter Masse nach einem der obenstehend beschriebenen Verfahren; Bestimmen dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts nach demselben Verfahren; Berechnen der Masse aus den Ergebnissen des Bestimmens dielektrischer Eigenschaften des Vergleichsportionsgut und des Bestimmens dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts. Für diese Messung ist es zur einmaligen Anpassung der Dielektrizitätsmesseinrichtung an die zu untersuchende Substanz erforderlich, dass eine Kalibrierung mit einem Vergleichsportionsgut durchgeführt wird, das in etwa dieselbe Zusammensetzung hatte wie das zu untersuchende Portionsgut und dessen Masse zusätzlich bekannt ist (beispielsweise als Massestandard oder mit Hilfe einer bereits kalibrierten Massenbestimmungseinrichtung bestimmt).
In einer weiteren günstigen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Massenbestimmung umfasst dass Bestimmen dielektrischer Eigenschaften jeweils das Bestimmen der Frequenz des Resonanzmaximums von Mikrowellen, wenn als Dielektrizitätsmesseinrichtung eine der obenstehend beschriebenen Mikrowellenresonator-Dielektrizitätsmesseinrichtungen und wenn als Verfahren zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts ein entsprechendes Mikrowellenresonanzverfahren verwendet wird. Hierdurch ist es möglich, nach Identifizierung der Frequenz des Mikrowellensignals maximaler Intensität lediglich aus diesem Wert den Realteil der dielektrischen Funktion zu erhalten und damit die Masse des Portionsguts zu bestimmen, wodurch die Signalverarbeitung stark vereinfacht wird, indem eine Bearbeitung sich auf ebendiese Frequenz beschränkt und der Rest des Frequenzspektrums lediglich für weitere Bestimmungen von Bedeutung sein kann.
Bei einem hohen Wassergehalt im Portionsgut oder einem hohen Feuchtigkeitsgehalt im Messraum kann es zudem sinnvoll sein, wenn zusätzlich zu der Frequenz des Resonanzmaximums der Mikrowellen das Bestimmen dielektrischer Eigenschaften weiterhin das Bestimmen der Dämpfung des Resonanzsignals der Mikrowellen umfasst, etwa dessen Halbwertsbreite, sofern das Portionsgut und/oder das Vergleichportionsgut und/oder die Gasphase im Messraum einen nicht vernachlässigbar geringen Wassergehalt aufweisen. In diesem Falle ist es möglich, Informationen über den Wassergehalt aus dem Imaginärteil der dielektrischen Funktion zu erhalten, der aus der Änderung der Dämpfung des spektralen Resonanzsignals bestimmt werden kann.
Die Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen von besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung des diesen Ausführungsbeispielen zugrunde liegenden allgemeinen Erfindungsgedankens näher beschrieben werden, woraus sich zudem auch weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben. Dabei zeigt
1 einen Längsschnitt einer Kapsel-Endverpackung (links: entlang der horizontalen Hauptachse der Endverpackung; rechts: entlang der horizontalen Nebenachse der Endverpackung),
2 einen Längsschnitt entlang der horizontalen Hauptachse einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dielektrizitatsmesseinrichtung zusammen mit einer Kapsel-Endverpackung in einer Messanordnung,
3 einen Längsschnitt entlang der horizontalen Nebenachse der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dielektrizitätsmesseinrichtung zusammen mit der Kapsel-Endverpackung in einer Messanordnung,
4 einen Längsschnitt entlang der horizontalen Hauptachse einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dielektrizitätsmesseinrichtung zusammen mit einer Kapsel-Endverpackung in einer Messanordnung,
5 einen Längsschnitt entlang der horizontalen Nebenachse der in 4 dargestellten zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dielektrizitätsmesseinrichtung zusammen mit der Kapsel-Endverpackung in einer Messanordnung,
6 einen Längsschnitt entlang der horizontalen Hauptachse einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dielektrizititsmesseinrichtung zusammen mit einer Kapsel-Endverpackung in einer Messanordnung,
7 einen Längsschnitt entlang der horizontalen Hauptachse einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dielektrizitätsmesseinrichtung zusammen mit der Kapsel-Endverpackung in einer Messanordnung,
8 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dielektrizitätsmesseinrichtung zusammen mit einer Vielzahl an Kapsel-Endverpackungen in einer Messanordnung,
9 eine vergrößerte Darstellung der Messanordnung der in 8 dargestellten vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dielektrizitätsmesseinrichtung,
10 eine vergrößerte Darstellung der elektrischen Kontaktierung der in 9 dargestellten vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dielektrizitätsmesseinrichtung, und
11 eine schematische Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Serienmesseinrichtung zusammen mit einer Vielzahl an Kapsel-Endverpackungen.
In 1 (links und rechts) sind Schnitte entlang zweier verschiedener Achsen einer Kapsel-Endverpackung dargestellt. Die Kapsel-Endverpackung umfasst ein Aufnahmeteil 1, das als Aluminium-Formteil mit einer Vertiefung oder Mulde 2 zur Aufnahme des Portionsguts 3 ausgebildet ist. Das Portionsgut 3 liegt hier in Form eines Pulvers vor. Als Aufnahmeteil können selbstverständlich auch Profilteile aus anderen Materialien sowie solche mit abweichender Formgebung zur Anwendung kommen. Die in 1 wiedergegebene Kapsel-Endverpackung ist noch nicht abschließend mit einem Verschlussteil aus einer Kunststoff-Folie oder Metall-Folie verklebt.
In 2 und 3 sind Schnitte entlang zweier verschiedener Achsen einer ersten Ausführungsform der erfinderischen Dielektrizitätsmesseinrichtung dargestellt. Die Dielektrizitätsmesseinrichtung ist hierbei als Teil eines elektrischen Messkondensators zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaften von Portionsgut 3 einer Kapsel-Endverpackung ausgebildet. Die dielektrischen Eigenschaften des pulverförmigen Portionsguts 3, das sich in dem elektrischen Feld des Messraums befindet, werden verwendet, um die Stoffmenge des Portionsguts zu bestimmen. Der Aufnahmeteil 1 der Kapsel-Endverpackung wird hierbei zwischen den zwei passgenauen Gegenlagern 4 und 8 eingespannt und so fixiert. Hierdurch wird das Portionsgut 3 wie auch der Aufnahmeteil 1 der Kapsel-Endverpackung hinsichtlich der räumlichen Lage genau definiert.
Wenigstens das obere Gegenlager 4 ist hierbei elektrisch leitend ausgebildet, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem metallischen Aufnahmeteil 1 der Kapsel-Endverpackung und der Dielektrizitätsmesseinrichtung vorhanden ist. Im vorliegenden Fall dient also Mulde 2 sowie der um die Mulde 2 herum angeordnete innere Bereich des Aufnahmeteils 1 als elektrisch leitende Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung. Zusätzlich kann ebenfalls das untere Gegenlager 8 metallisch leitend ausgebildet sein.
Mittig weist das obere Gegenlager 4 eine Öffnung auf, in die ein Hilfselement 6 als Abstandstück aus einem isolierenden Material mit geringer Leitfähigkeit und einem sehr kleinen Verlustfaktor eingelassen ist, vorzugsweise aus einem keramischen Werkstoff. Hierbei ist allerdings darauf zu achten, dass sich keine weiteren Streukapazitäten zwischen der ersten Messelektrode 5 und dem elektrisch leitenden Gegenlager 4 ausbilden. Mit Hilfe des Hilfselements 6 ist eine genaue Positionierung der stempelförmig ausgebildeten ersten Messelektrode 5 möglich, die in dieser Ausführungsform das erste Messmittel aus dem elektrisch leitenden Wandungsteil bildet. Das Potenzial der ersten Messelektrode der kapazitiven Sensoranordnung wird über die Anschlussleitung 7 aus dem Messraum hinaus geführt.
Wird an Anschlussleitung 7 ein elektrisches Potenzial angelegt, das von dem Potenzial der ersten Messelektrode 5 verschieden ist, so bildet sich infolge der hohen Leitfähigkeit des metallischen Aufnahmeteils 1 und infolge des geringen Abstands zwischen der ersten Messelektrode 5 und dem Aufnahmeteil 1 als zweiter Messelektrode zwischen den beiden Messelektroden innerhalb des Messraums ein elektrisches Feld aus.
Zwischen dem elektrisch leitenden Gegenlager 4 und der Anschlussleitung 7 tritt somit eine Kapazität auf, die zum einen von der konkreten Messanordnung abhängig ist, des weiteren aber stark von den elektrischen Eigenschaften und von der Menge des Portionsguts 3 bestimmt wird, das sich in der Mulde 2 in der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung befindet.
Die im allgemeinen komplexe Kapazität kann mit herkömmlichen Messverfahren ermittelt werden. So wird etwa vorliegend die Dielektrizitätsmesseinrichtung in einem externen Schwingkreis betrieben, dessen Resonanzfrequenz und Resonanzdämpfung durch das Portionsgut 3 beeinflusst wird.
Für eine Messung wird das obere Gegenlager 4 von dem unteren Gegenlager 8 abgehoben. In dieser Anordnung wird das metallische Aufnahmeteil 1 der Kapsel-Endverpackung in die Aussparung im unteren Gegenlager 8 eingelegt und gegebenenfalls mittels etwaiger Führungselemente ausgerichtet. Nun wird das obere Gegenlager 4 wieder auf das untere Gegenlager 8 abgesenkt, wobei die Randbereiche des metallischen Aufnahmeteils 1 zwischen dem oberen Gegenlager 4 und dem unteren Gegenlager 8 klemmend fixiert werden. Über die klemmende Fixierung wird ein galvanischer Kontakt zwischen dem oberen Gegenlager 4 und dem metallischen Aufnahmeteil 1 hergestellt. Insgesamt ergibt sich hierbei eine Anordnung, in der der untere Teilabschnitt der Messelektrode 5 von dem oberen Teilabschnitt des metallischen Aufnahmeteils 1 und so auch dem Portionsgut 3 beabstandet angeordnet ist.
In dieser Anordnung wird die eigentliche Messung der dielektrischen Eigenschaften durchgeführt. Aus den Messergebnisse werden die Werte für die dielektrischen Eigenschaften berechnet, indem die dielektrischen Eigenschaften der unbefüllten Messeanordnung, also ohne Portionsgut, entweder in Form einer vorherigen Kalibrierung oder als Messergebnisse einer Referenzmessung an dem jeweiligen unbefüllten metallischen Aufnahmeteil 1 in der Messeanordnung berücksichtigt wird.
Nach der Messung wird das obere Gegenlager 4 erneut von dem unteren Gegenlager 8 abgehoben und das befüllte metallische Aufnahmeteil 1 dem unteren Gegenlager 8 entnommen. Die Messeanordnung steht nunmehr einer weiteren Messung zur Verfügung.
Aus den so erhaltenen dielektrischen Eigenschaften des Portionsguts lässt sich die Masse des Portionsguts ermitteln, indem der Wert für die entsprechenden Eigenschaften in Relation gesetzt wird zu einem Wert derselben dielektrischen Eigenschaften, der zuvor an einer Probe bekannter Masse bestimmt worden war, deren Zusammensetzung mit der des zu untersuchenden Portionsgut im wesentlichen identisch ist.
In 4 und 5 sind Schnitte entlang zweier verschiedener Achsen einer zweiten Ausführungsform der erfinderischen Dielektrizitätsmesseinrichtung dargestellt. Die Dielektrizitätsmesseinrichtung ist hierbei als Teil eines Mikrowellenresonators zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaften von Portionsgut 3 einer Kapsel-Endverpackung ausgebildet. Die dielektrischen Eigenschaften des pulverförmigen Portionsguts 3, das sich im Messraum befindet, wird auch hier zur Massenbestimmung des Portionsguts 3 verwendet. Der Aufnahmeteil 1 der Kapsel-Endverpackung wird hierbei als elektrisch leitende Verpackungswand zwischen den zwei passgenauen Gegenlagern 4 und 8 eingespannt und so fixiert. Hierdurch wird das Portionsgut 3 wie auch der Aufnahmeteil 1 der Kapsel-Endverpackung hinsichtlich der räumlichen Lage genau definiert.
Das obere Gegenlager 4 ist als Resonatorkörper und somit elektrisch leitend ausgebildet, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem metallischen Aufnahmeteil 1 der Kapsel-Endverpackung und den Wandungsteilen der Dielektrizitätsmesseinrichtung vorhanden ist. Im vorliegenden Fall dient also ebenfalls Mulde 2 sowie der um Mulde 2 herum angeordnete innere Bereich des Aufnahmeteils 1 als elektrisch leitende Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung.
Die Eigenschaften eines Resonatorkörpers sind grundsätzlich durch die Abmessungen des Messraums 10 und somit im wesentlichen durch die Geometrie des oberen Gegenlagers 4 vorgegeben. Das obere Gegenlager 4 weist im vorliegenden Fall an der Stelle des ersten Messmittels eine nasenförmige Ausstülpung oder Aufwölbung des Innenraums 11 auf, deren Querschnitt dem Querschnitt von Mulde 2 der Kapsel-Endverpackung angepasst ist, in diese beinahe eingreift und somit fast das Portionsgut 3 berührt.
Grundsätzlich können in den Resonator elektromagnetische Wellen mit beliebigen geeigneten Schwingungsmoden (Ausbreitungsmoden) eingekoppelt werden, also etwa solche mit einer Schwingungsmode mit einem transversalen Magnetfeld (TM-Schwingungsmode) oder solche mit einer Schwingungsmode mit einem transversalen elektrischen Feld (TE-Schwingungsmode). Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn in den Resonator elektromagnetische Strahlung mit einer TM01-Schwingungsmode eingekoppelt wird, so ist die lokale Feldstärke des elektrischen Wechselfelds im Bereich des Portionsguts 3 besonders hoch. Dies lässt sich durch Verwendung einer geeignet angeordneten Einkoppelsonde 7 als erstes Koppelelement erreichen, die die entsprechende Schwingungsmode anregt. Innerhalb des Messraums der Dielektrizitätsmesseinrichtung ist der Einkoppelsonde 7 diametral gegenüberliegend eine Messsonde 8 als zweites Koppelelement zum Auskoppeln der elektromagnetischen Strahlung angeordnet, mit deren Hilfe das Messsignal übertragen wird.
Die Verwendung der TM01-Schwingungsmode hat zur Folge, dass im wesentlichen die dielektrischen Eigenschaften des Portionsguts 3 sowie dessen Stoffmenge die spektrale Lage des Maximums des Resonanzsignals (die Resonanzfrequenz) sowie die Verbreiterung der spektralen Resonanzkurve (die Resonanzdämpfung) beeinflussen.
Der Ablauf einer Messung; die unter Verwendung eines Mikrowellenresonators durchgeführt wird, ist im wesentlichen mit dem oben für die Verwendung eines Messkondensators beschrieben Ablauf. Bei der Absenkung des oberen Gegenlagers 4 ergibt sich hierbei jedoch eine Anordnung, in der der untere Teilabschnitt der nasenförmigen Ausstülpung des Innenraums 11 von dem oberen Teilabschnitt des metallischen Aufnahmeteils 1 und so auch dem Portionsgut 3 beabstandet angeordnet ist.
In 6 ist ein Schnitt durch eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform der erfinderischen Dielektrizitätsmesseinrichtung dargestellt. Zusätzlich zu der in 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsform der erfinderischen Dielektrizitätsmesseinrichtung weist diese Abwandlung ein Stützelement 12 auf, das zum unterseitigen Abstützen des Aufnahmeteils 1 der Kapsel-Endverpackung dient und so einer zeitlichen Veränderung des Geometrie des Resonatorraums entgegenwirkt, etwa infolge von Vibrationen, die auf den ansonsten frei aufgehängten Muldenbereich des Aufnahmeteils der Kapsel-Endverpackung übertragen werden könnten und so eine Messung verfälschen könnten. Natürlich kann ein derartiges Stützelement ebenfalls bei einer kapazitiven Dielektrizitätsmesseinrichtung vorgesehen sein.
In 7 ist ein Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der erfinderischen Dielektrizitätsmesseinrichtung dargestellt. Die Dielektrizitätsmesseinrichtung ist hierbei als Teil eines Mikrowellenresonators zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaften von Portionsgut 3 einer Kapsel-Endverpackung ausgebildet. Im Unterschied zu der zweiten Ausführungsform enthält der als Resonatorraum ausgebildete Messraum einen dielektrischen Resonatorfüllkörper, der als dielektrischer Resonator ausgebildet ist. Auch hier wird der Hohlraumresonator durch die elektrisch leitenden Wandungsteile des oberen Gegenlagers 4 in Zusammenwirken mit der elektrisch leitenden Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung gebildet, wobei das erste Messmittel vorliegend von dem Resonatorfüllkörper 13 verdeckt ist. Der Aufnahmeteil 1 der Kapsel-Endverpackung ist auch hier als elektrisch leitende Verpackungswand zwischen den zwei passgenauen Gegenlagern 4 und 8 eingespannt und so fixiert. Daher ist die räumlichen Lage des Portionsguts 3 wie auch die des Aufnahmeteils 1 der Kapsel-Endverpackung exakt festgelegt.
Infolge der großen dielektrischen Funktion des Materials eines dielektrischen Resonatorfüllkörpers ermöglicht es ein solcher Resonatorfüllkörper, innerhalb eines festgelegten Frequenzbereiches für Mikrowellen einen Mikrowellenresonator mit signifikant kleineren Abmessungen zu verwenden als bei einer Anordnung ohne dielektrischen Resonatorfüllkörper. Bekanntermaßen wird die spektrale Lage des Maximums eines Mikrowellenresonanzsignals sowie die Dämpfung der Resonanzkurve (etwa dessen Halbwertsbreite) bei Verwendung von Mikrowellenstrahlung der Schwingungsmode TM01 auch für einen Mikrowellenresonator mit einem dielektrischen Resonatorfüllkörper durch axial angeordnete Dielektrika beeinflusst. Im vorliegenden Fall wird diese Schwingungsmode über ein als Leiterschleife ausgeführtes erstes Koppelelement 9a erhalten, das ein Magnetfeld in Umfangrichtung des zylindrischen Messraumes erzeugt. Auch bei dieser Anordnung ist diametral gegenüberliegend ein ähnlich mit einer Leiterschleife ausgebildetes zweites Koppelelement 9b zum Auskoppeln der Mikrowellenstrahlung vorgesehen.
8, 9 und 10 zeigen schematische Darstellungen einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dielektrizitätsmesseinrichtung, die insbesondere zum Vermessen von Portionsgut in einem Mikrowellenresonator bei kontinuierlich geförderten Verpackungswänden von Kapsel-Endverpackungen geeignet ist.
Für die Messung dielektrischer Eigenschaften von Portionsgut in einem Mikrowellenresonator ist ein geschlossenes Resonatorgehäuse erforderlich. Dieser geschlossene Hohlraumresonator wird in der vierten Ausführungsform durch drei einzelne Elemente gebildet: einen feststehenden Koppelschuh 20, Wandungsrahmen 21 in einem drehbaren Kassettenelement 22 sowie durch ein metallisches Verschlussteil einer Kapsel-Endverpackung 24.
Der feststehenden Koppelschuh 20 bildet den Bodenabschnitt des Resonatorraums. Der Koppelschuh 20 hat eine kreisbogenförmige Oberseite, in die Einsenkungen 26 eingearbeitet sind. In diesen Vertiefungen 26 sind kurze kapazitive Koppelantennen 9a, 9b als Koppelelemente eingelassen, die gegenüber dem elektrisch leitenden Koppelschuh 20 isoliert sind.
Die Wandungsrahmen 21 an dem drehbaren Kassettenelement 22, das als Zellenrad ausgebildet ist, bildet hierbei die Seitenwände des Resonatorraums. Zwischen den zwei voneinander beabstandet angeordneten Kreisringen sind Stege angeordnet, durch welche nahezu rechteckige Kammern abgeteilt werden, die jeweils von dem Wandungsrahmen 21 umgrenzt werden. Der Koppelschuh 20 legt sich hierbei an der Innenseite der Kreisringe an das Zellenrad 22 an.
Der den Bodenabschnitt gegenüberliegende Deckenabschnitt des Resonatorraums wird durch eine metallische Deckfolie 23 der verschlossenen Kapsel-Endverpackung 24 gebildet. Die vorliegend als Blisterstreifen ausgebildeten Kapsel-Endverpackungen 24 aus dem Produktstrom werden mit der Aufnahmeteilseite mittels eines vorgespannten Andruck-Gurtelements 28 oder Bands gegen die Kreisringe und Stege des Zellenrads 22 gepresst. Da der Aufnahmeteil häufig aus einem nichtleitenden Polymerformteil 25 gebildet wird, ist das Zellenrad 22 an seinem äußeren Umfang mit metallischen Nadelsonden 27 versehen, die den Kunststoff 25 durchdringen und einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen den Wandungsrahmen 21 und dem elektrisch leitenden Verschlussteil 23 der Kapsel-Endverpackung 24 als deren Verpackungswand sicherstellen (10). Hieraus ergibt sich, dass die Kapsel-Endverpackungen 24 jeweils nur eine relativ dünne Kunststoff-Folie 25 aufweisen sollten, die an ihrem äußeren Umfang und somit relativ dicht am Wandungsrahmen 21 der Zelle mit der Metallfolie 23 verschweißt ist, damit beim Durchstechen der Kunststoff-Folien 25 mittels der Nadelsonden 27 der Innenraum der Kapsel-Endverpackungen 24 abgeschlossen bleibt.
Die Anordnung wird derart betrieben, dass jeweils eine Kapsel-Endverpackung 24 an der äußeren Öffnung einer Zelle des Zellenrades 22 aufgenommen und transportiert wird. Bei einem kontinuierlichen Transport befindet sich somit die Kapsel-Endverpackung 24 zunächst ortsfest an der Resonatorzelle, die den Koppelschuh 20 überstreicht. Sobald beide Koppelantennen 9a, 9b innerhalb der Resonatorzelle liegen, wird der Mikrowellengenerator aktiviert und sendet ein Signal an die Einkoppelantenne zum Einkoppeln in den Messraum. Durch die relative Bewegung der Antennen 9a, 9b und der Resonatorzelle zueinander, die aus der Bewegung des Zellenrads 22 resultiert, wird das Feld im Resonator unterschiedlich stark angeregt. Daher weist das Ausgangssignal einen kurvenförmig-periodischen Verlauf auf, der die Durchgangszeit der Resonanzzelle über die Koppelantennen 9a, 9b wiedergibt Dieser Verlauf wird mit der in herkömmlichen Systemen verfügbaren Abtastrate abgetastet, beispielsweise mit einer Abtastrate von etwa 10 kHz.
In einer Auswerteeinheit wird das Signal bei optimaler Kopplung ermittelt und daraus das Füllgewicht der Kapsel-Endverpackung 24 errechnet. Eventuell kann es hierbei von Vorteil sein, wenn der Signalverlauf für die gesamte Wanderung der Koppelorte durch den Resonator detektiert und analysiert wird.
Die Kapsel-Endverpackungen werden dabei vorteilhafterweise derart durch die Messanordnung transportiert, dass das Portionsgut darin möglichst weit von den Metallfolien entfernt ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Aufnahmebereich des Aufnahmeteils der Kapsel-Endverpackung kopfüber nach unten in den Resonatorraum hinein gerichtet ist, also in einer hängenden Anordnung, wie sie für bereits verschlossene Kapsel-Endverpackungen möglich ist.
Bei einer Abtastrate des Mikrowellensystems von 10 kHz könnten auf dieser Weise bis zu 100 Kapsel-Endverpackungen pro Sekunde vermessen werden, wenn beim Durchgang einer Resonatorzelle jeweils 100 Messungen durchgeführt werden.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Serienmesseinrichtung ist in 11 dargestellt. Die Schnittansicht zeigt im oberen Abschnitt das als Walzenrahmen ausgebildete erste Kombinationselement. An seinem Umfang weist der zylinderförmige Walzenrahmen Dielektrizitätsmesseinrichtungen auf (in 11 sind der Übersicht halber lediglich drei dieser Dielektrizitätsmesseinrichtungen dargestellt). Die Dielektrizitätsmesseinrichtungen umfassen das obere Gegenlager 4 und die Messelektrode 7.
Die Dielektrizitätsmesseinrichtungen sind in den Walzenrahmen eingepasst und voneinander über Distanzstücke getrennt. Jede Dielektrizitätsmesseinrichtung ist dabei über Spiralfedern radial federnd gelagert, die einen von der Zylinderachse weg gerichteten hohen Anpressdruck bieten und infolge der individuellen beweglichen Anordnung jeder Dielektrizitätsmesseinrichtung zugleich einen mechanischen Kontakt mit unterschiedlichen Verpackungswänden gewährleisten. Bei einer Drehung des Walzenrahmens um dessen zentrale Mittelachse werden die Dielektrizitätsmesseinrichtungen gegen die oberen Seiten der darunter angeordneten Verpackungswände der Kapsel-Endverpackungen gepresst und bilden somit jeweils eine Messanordnung.
Die elektrisch leitenden Verpackungswände der Kapsel-Endverpackungen sind hier als durchgängiger Blisterstreifen ausgebildet, auf dem eine Vielzahl an noch nicht verkapselten (und damit nicht mit dem Verschlussteil verbundenen) Aufnahmeteilen 1 seriell hintereinander angeordnet sind. Die Verpackungswände bestehen im vorliegenden Fall aus einem Kunststoff-Laminat, das ebenfalls eine Aluminiumschicht umfasst. Der Blisterstreifen kann als Endlosstreifen ausgebildet sein, der einer Serienmesseinrichtung kontinuierlich zugeführt wird, oder als einzelner Blisterbogen, beispielsweise in Form eines so genannten „Abzugs" von 100 Muldenbereichen in einer Anordnung von 10 Zeilenreihen und 10 Spaltenreihen, der einer Serienmesseinrichtung diskontinuierlich im Batchbetrieb zugeführt wird.
Die Aufnahmeteile 1 sind für die Messung auf dem ersten Kombinationselement horizontal angeordnet, das als unteres Gegenlager 8 in Form eines Palettenrahmens ausgebildet ist. Der Palettenrahmen 8 enthält eine matrixartige Anordnung einzelner Vertiefungen, die zur Aufnahme der Aufnahmeteile 1 angepasst sind. Infolge der matrixartigen Anordnung der Vertiefungen in Zeilenreihen und Spaltenreihen können jeweils parallel zueinander mehrere Aufnahmeteile 1 (in einer Zeilenreihe) und zusätzlich eine Vielzahl an Aufnahmeteilen 1 hintereinander angeordnet werden (in einer Spaltenreihe). Der Palettenrahmen 8 ist linear verfahrbar ausgebildet und kann über ein Antriebselement (nicht dargestellt) bewegt werden.
Die in die Vertiefungen des Palettenrahmens 8 eingebrachten unbefüllten Aufnahmeteile 1 werden auf dem Palettenrahmen 8 zu einer Befüllungseinrichtung transportiert. In der Befüllungseinrichtung erfolgt das Befüllen der Aufnahmeteile 1 in einer volumetrisch kontrollierten Abgabe eines pulverförmigen Pharmazeutikum als Portionsgut 3.
Zur Messung wird der Bereich des Palettenrahmens 8, der die zu vermessenden Aufnahmeteile 1 enthält, in einer linearen Bewegung unter dem Walzenrahmen vorbei bewegt. Der zylindrische Walzenrahmen ist in der Zylindermittelachse drehbar gelagert wird mittels eines Antriebselements derart gedreht, dass die Bahngeschwindigkeit seiner Mantelfläche genauso groß ist wie die lineare Geschwindigkeit des Palettenrahmens 8. Infolge dieser gleichgerichteten und gleichschnellen Bewegung gelangt jeweils eine Dielektrizitätsmesseinrichtung im untersten Punkt des Walzenrahmens in Kontakt mit einem Aufnahmeteil 1, wobei jede Dielektrizitätsmesseinrichtung über Spiralfedern gegen das entsprechende Aufnahmeteil 1 gepresst wird, wodurch jeweils eine Messanordnung gebildet wird.
Da vorliegend der Walzenrahmen mehrere Dielektrizitätsmesseinrichtungen parallel nebeneinander an seiner Umfangsfläche aufweist, werden jeweils gleichzeitig mehrere Messanordnungen parallel nebeneinander gebildet. Weist beispielsweise ein Walzenrahmen entlang seines Umfangs zehn Dielektrizitätsmesseinrichtungen hintereinander auf und zehn Dielektrizitätsmesseinrichtungen jeweils nebeneinander, können pro Umdrehung des Walzenrahmens 100 Messanordnungen gebildet und Einzelmessungen durchgeführt werden.
Die Messelektronik der Dielektrizitätsmesseinrichtung ist eingerichtet, eine Messung zu genau dem Zeitpunkt durchzuführen, an dem jeweils im untersten Punkt des Walzenrahmens die Messanordnung gebildet wird. Durch die Rotationsbewegung des Walzenrahmens werden zeilenweise and einer Vielzahl an Aufnahmeteilen 1 Einzelmessungen durchgeführt. Nach diesen Messungen wird das Aufnahmeteil 1 aus dem Messspalt infolge der kontinuierlichen Linearbewegung des Palettenrahmens 8 wieder herausbewegt. Mit der auf diese Linearbewegung abgestimmten Drehbewegung des Walzenrahmens kann die zur Messung erforderliche Zeit weiter verringert werden.
Zusätzlich kann vor dem Befüllen der Aufnahmeteile 1 eine Leermessung durchgeführt werden, in der der Palettenrahmen 8 mit dem unbefüllten Aufnahmeteilen 1 unter den Walzenrahmen transportiert und eine Messung durchgeführt wird, wodurch Referenzwerte für die eigentlichen Messungen mit den Aufnahmeteilen 1 erhalten werden.
Zur weiteren Verbesserung des Kontakt zwischen den Verpackungswänden einerseits und den Dielektrizitätsmesseinrichtungen andererseits kann natürlich auch das zweite Kombinationselement als Walzenrahmen ausgebildet sein, in dessen Mantelflächen die Vertiefungen zur Aufnahme der Aufnahmeteile 1 angeordnet sind.
Wenngleich vorliegend für die erfindungsgemäße Serienmesseinrichtung lediglich eine Messanordnung mit Messkondensatoren beschrieben ist, kann die Serienmesseinrichtung natürlich ebenfalls Messanordnungen mit Mikrowellenresonatoren umfassen.
Alternativ zu der Ausbildung des ersten Kombinationselementes als Walzenrahmen kann dieses auch anders ausgebildet sein, etwa als Matrixrahmen. Dieser kann beispielsweise ein eindimensionaler (und damit linearer) Matrixrahmen sein, der mehrere Dielektrizitätsmesseinrichtungen parallel nebeneinander angeordnet aufweist, etwa in Form einer Messzeile. Eine derartige Messzeile kann beispielsweise zehn Dielektrizitätsmesseinrichtungen parallel nebeneinander aufweisen. Auf diese Weise ist ebenfalls eine zeilenweise quer zur Bewegungsrichtung des Palettenrahmens 8 durchgeführte Messung dielektrischer Eigenschaften möglich, etwa, indem der Matrixrahmen auf den linear vorwärts bewegten Palettenrahmen mit den Aufnahmeteilen 1 abgesenkt wird, die parallelen Messungen durchgeführt werden, und der Matrixrahmen anschließend wieder angehoben wird.
Um ein häufiges Absenken und Anheben des Matrixrahmen zu vermeiden, kann der Matrixrahmen auch ein zweidimensionaler (und damit flächiger) Matrixrahmen sein, etwa eine Messplatte. Eine derartige Messplatte kann beispielsweise zehn Dielektrizitätsmesseinrichtungen parallel nebeneinander und jeweils zehn Dielektrizitätsmesseinrichtungen hintereinander aufweisen, also insgesamt 100 Dielektrizitätsmesseinrichtungen in flächiger Anordnung, sodass gleichzeitig 100 Messungen durchgeführt werden können.
Für alle Ausführungsformen sind diejenigen Schaltungselemente der Nachweiselektronik, die für die Messgenauigkeit kritisch sind, vorzugsweise in der unmittelbaren Nähe der Elektroden der Dielektrizitätsmesseinrichtung angeordnet. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Einfluss der Länge der Signalleitung auf die zu messenden Signale im ganzen so gering wie möglich ausfällt. Zudem wird auf diese Weise ein eventueller Einfluss durch Veränderung der Signalleitungsführung und der konkreten Anordnung der Signalleitungen minimiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 01/44764 [0010, 0012]
- US 5554935 [0011, 0013]
- EP 1467191 [0011, 0013]
- EP 1634041 [0011, 0014]

Claims

Dielektrizitätsmesseinrichtung zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut (3) einer Kapsel-Endverpackung mit Hilfe eines elektrischen Feldes, wobei die Dielektrizitätsmesseinrichtung einen Messraum (10) aufweist, der wenigstens durch ein ein erstes Messmittel (5, 11) bildendes, elektrisch leitendes Wandungsteil begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung einen Aufnahmebereich aufweist, der zur Aufnahme und Positionierung wenigstens einer elektrisch leitenden Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung ausgebildet ist, und dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingerichtet ist, die von dem Aufnahmebereich aufgenommene Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung als temporäres Messmittel temporär in eine Messanordnung mit dem ersten Messmittel (5, 11) zu bringen.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Messmittel (5, 11) und dem temporären Messmittel ein Raum für das zu untersuchende Portionsgut (3) als Portionsgut-Raum ausgebildet wird.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung derart eingerichtet ist, dass das erste Messmittel (5, 11) und das temporäre Messmittel in der Messanordnung zueinander parallele einander gegenüberliegende Flächen aufweist, wobei die Feldlinien des elektrischen Feldes im Messraum (10) an den Flächen senkrecht zu den Flächen verlaufen.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung als Teil eines elektrischen Messkondensators zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut (3) einer Kapsel-Endverpackung ausgebildet ist, und dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingerichtet ist, zusammen mit dem temporären Messmittel temporär den elektrischen Messkondensator zu bilden.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messmittel als erste Messelektrode (5) ausgebildet ist, und dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung weiterhin eingerichtet ist, das temporäre Messmittel als zweite Messelektrode derart aufzunehmen, dass die erste Messelektrode (5) und die zweite Messelektrode elektrisch voneinander isoliert sind.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung ein erstes Koppelelement (9a) zum Einkoppeln von Mikrowellenstrahlung in den Messraum (10) sowie ein zweites Koppelelement (9b) zum Auskoppeln von Mikrowellenstrahlung aus dem Messraum (10) aufweist, dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung als Teil eines Mikrowellenresonators zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut (3) einer Kapsel-Endverpackung ausgebildet ist, und dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingerichtet ist, zusammen mit dem temporären Messmittel temporär den Mikrowellenresonator zu bilden.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messmittel als ein Teilbereich (11) der Innenwandung eines Hohlraumresonators ausgebildet ist, und dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingerichtet ist, das temporäre Messmittel als einen weiteren Teilbereich der Innenwandung des Hohlraumresonators derart aufzunehmen, dass das erste Messmittel (11) und das temporäre Messmittel über weitere Teilbereiche der Innenwandung des Hohlraumresonators elektrisch untereinander verbunden sind und so zusammen mit den weiteren Teilbereichen der Innenwandung temporär den Hohlraumresonator bilden.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des ersten Messmittels (11) der Form des temporären Messmittels derart angepasst ist, dass das erste Messmittel (11) zu dem temporären Messmittel einerseits und zu der Oberfläche des in die Kapsel-Endverpackung eingebrachten Portionsguts (3) andererseits einen geringen Abstand aufweist.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung im Messraum (10) zumindest nahe dem ersten Messmittel (11) einen dielektrischen Resonatorfüllkörper (13) mit hoher Dielektrizitätskonstante aufweist.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Resonatorfüllkörpers (13) derart angepasst ist, dass der nächstliegend zu dem temporären Messmittel angeordnete Endabschnitt des Resonatorfüllkörpers (13) zu dem temporären Messmittel einerseits und zu der Oberfläche des in die Kapsel-Endverpackung eingebrachten Portionsguts (3) andererseits einen geringen Abstand aufweist.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Messraum (10) als Begrenzung seitliche Wandungsteile und das erste Messmittel (11) umfasst, die in der Messanordnung untereinander elektrisch verbunden sind, wobei die seitlichen Wandungsteile als mantelseitig geschlossener Wandungsrahmen (21) mit einer ersten grundseitigen Öffnung und einer zweiten grundseitigen Öffnung ausgebildet sind, und dass das erste Messmittel (11) und eine erste grundseitige Öffnung des seitlichen Wandungsrahmen (21) relativ zueinander bewegbar angeordnet sind und eingerichtet sind, durch zumindest teilweisen Formschluss temporär den Messraum (10) zu bilden.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätsmesseinrichtung ein bewegliches Kassettenelement (22) umfasst, das eine Vielzahl an seitlichen Wandungsrahmen (21) aufweist, die untereinander verbunden sind, und dass das erste Messmittel (11) als Teil eines feststehenden elektrisch leitenden Schuhs (20) ausgebildet ist, wobei das Kassettenelement (22) und der Schuh (20) eingerichtet sind, den Messraum (10) temporär aus dem ersten Messmittel (11) und jedem der Vielzahl an Wandungsrahmen (21) durch die Bewegung des Kassettenelements (22) an dem als erstes Messmittel (11) ausgebildeten Teil des Schuhs (20) vorbei jeweils nacheinander zu bilden.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messmittel (11) aus der zylinderbogenförmigen Seitenfläche des Schuhs (20) gebildet wird, und dass das Kassettenelement (22) drehbar gelagert ist und zwei parallele Kreisringe aufweist, die über eine Vielzahl radial angeordneter Rahmenzwischenwände derart voneinander beabstandet sind, dass jeweils zwei benachbarte Rahmenzwischenwände und zwei parallele Kreisringsegmente elektrisch leitend verbunden sind und so den Wandungsrahmen (21) ausbilden, und dass zwei benachbarte Wandungsrahmen (21) jeweils eine gemeinsame Rahmenzwischenwand aufweisen, wobei der Schuh (20) relativ zu dem Kassettenelement (22) derart angeordnet ist, dass der Schuh (20) im Bereich der ersten grundseitigen Öffnungen der Wandungsrahmen (21) zwischen beiden Kreisringen elektrisch leitend eingepasst ist, so dass bei einer Drehung des Kassettenelements (22) die Dielektrizitätsmesseinrichtung jeweils temporär gebildet wird, und wobei die Wandungsrahmen (21) des Kassettenelements (22) nach außen hin zweite grundseitige Öffnungen aufweisen, und wobei die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingerichtet ist, dass sich temporäre Messmittel und die zweiten grundseitigen Öffnungen annähern und mit diesen temporär in eine Messanordnung gebracht werden.
Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderbogenförmige Seitenfläche des Schuhs (20) Vertiefungen (26) aufweist, in denen das erste und das zweite Koppelelement (9b) elektrisch von dem Schuh (20) isoliert aufgenommen sind.
Serienmesseinrichtung für ein sukzessives Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut (3) einer Vielzahl Kapsel-Endverpackungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Serienmesseinrichtung eine Vielzahl an Dielektrizitätsmesseinrichtungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst, wobei die ersten Messmittel (5, 11) der Dielektrizitätsmesseinrichtungen an einem ersten Kombinationselement angeordnet sind, das zur Aufnahme einer Vielzahl an temporären Messmitteln eingerichtet ist.
Serienmesseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese weiterhin ein zweites Kombinationselement umfasst, das als Trägerteil für eine Vielzahl an temporären Messmitteln ausgebildet ist, wobei das erste Kombinationselement und das zweite Kombinationselement für eine relativ zueinander gerichtete Bewegung eingerichtet sind.
Serienmesseinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kombinationselement als Matrixrahmen ausgebildet ist, in dem die ersten Messmittel (5, 11) der Vielzahl an ersten Messmitteln (5, 11) flach jeweils nebeneinander angeordnet sind.
Serienmesseinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet dass das erste Kombinationselement als Walzenrahmen ausgebildet ist, in dem die ersten Messmittel (5, 11) der Vielzahl an ersten Messmitteln (5, 11) jeweils nebeneinander auf der Mantelfläche einer Zylinderwalze angeordnet sind.
Dielektrizitätsmesssystem umfassend eine Dielektrizitätsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und zumindest eine elektrisch leitende Verpackungswand einer Kapsel-Endverpackung.
Verfahren zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaft von Portionsgut (3) einer Kapsel-Endverpackung, umfassend die Schritte Messen dielektrischer Eigenschaften eines Messraums (10) einer Dielektrizitätsmesseinrichtung und einer Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut (3), und Berechnen dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts (3) aus dem Ergebnis des Messens dielektrischer Eigenschaften des Messraums (10) der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut (3), dadurch gekennzeichnet, dass dielektrische Eigenschaften des Messraums (10) der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut (3) mit einer Dielektrizitätsmesseinrichtung gemessen werden, die eine Dielektrizitätsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und eine mit dieser temporär elektrisch verbundene Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung umfasst, wobei vor dem Messen dielektrischer Eigenschaften des Messraums (10) der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut (3) zumindest die folgenden Schritte durchgeführt werden: das Portionsgut (3) wird in einen Portionsgutbereich der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung überführt, die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit dem Portionsgut (3) wird in die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingebracht, und zumindest ein elektrisch leitender Teil der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung wird mit der Dielektrizitätsmesseinrichtung elektrisch verbunden, wodurch die Dielektrizitätsmesseinrichtung und die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung temporär in eine Messanordnung gebracht werden, und wobei der Dielektrizitätsmesseinrichtung nach Messen dielektrischer Eigenschaften des Messraums (10) der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut (3) die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit dem Portionsgut (3) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Überführen des Portionsguts (3) in den Portionsgutbereich der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung dielektrische Eigenschaften des Messraums (10) der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel- Endverpackung ohne Portionsgut (3) gemessen werden und dass das Berechnen dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts (3) erfolgt, indem diese aus dem Ergebnis des Messens dielektrischer Eigenschaften des Messraums (10) der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung mit Portionsgut (3) und dem Ergebnis des Messens dielektrischer Eigenschaften des Messraums (10) der Dielektrizitätsmesseinrichtung und der Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung ohne Portionsgut (3) berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel-Endverpackung verschlossen wird und so die Verkapselung ausbildet, indem ein Aufnahmeteil (1) der Kapsel-Endverpackung mit einem Verschlussteil der Kapsel-Endverpackung verbunden wird, bevor die Kapsel-Endverpackung mit dem Portionsgut (3) in den Messraum (10) eingebracht wird oder nachdem die Kapsel-Endverpackung mit dem Portionsgut (3) aus dem Messraum (10) entnommen wurde, wobei zumindest ein Teil des Aufnahmeteils (1) oder/und zumindest ein Teil des Verschlussteils die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen dielektrischer Eigenschaften unter Verwendung eines Messkondensators als Dielektrizitätsmesseinrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5 durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen dielektrischer Eigenschaften unter Verwendung eines Mikrowellenresonators als Dielektrizitätsmesseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 14 durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen dielektrischen Eigenschaften unter Verwendung einer Dielektrizitätsmesseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14 durchgeführt wird, wobei das erste Messmittel (5, 11) und die erste grundseitige Öffnung des Wandungsrahmens (21) relativ zueinander bewegt werden und hierdurch temporär die Dielektrizitätsmesseinrichtung bilden, sobald die erste grundseitige Öffnung unmittelbar an dem ersten Messmittel (5, 11) angeordnet ist, und wobei außerdem die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung und die zweite grundseitige Öffnung einander angenähert werden und bei Kontakt temporär in eine Messanordnung gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen dielektrischen Eigenschaften unter Verwendung einer Dielektrizitätsmesseinrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14 in einer Einzelmessung durchgeführt wird, bei der die Verpackungswand einer Kapsel-Endverpackung an eine zweite grundseitige Öffnung des Wandungsrahmens (21) in dem sich drehenden Kassettenelement (22) herangeführt und mit diesem in elektrischen Kontakt gebracht wird, die Verpackungswand mit dem Kassettenelement (22) zusammen mit derselben Umlaufgeschwindigkeit wie das Kassettenelement (22) an dem feststehenden Schuh (20) entlang geführt wird, wodurch über den Kontaktschluss zwischen dem Schuh (20) und der ersten grundseitigen Öffnung des Wandungsrahmens (21) in dem Kassettenelement (22) eine Dielektrizitätsmesseinrichtung gebildet wird, ein Messen dielektrischer Eigenschaften durchgeführt wird, und die Verpackungswand der Kapsel-Endverpackung von der zweiten grundseitigen Öffnung des Wandungsrahmens (21) in dem sich drehenden Kassettenelement (22) gelöst und von diesem fortgeführt wird, wobei bei einem Umlauf des Kassettenelements (22) entsprechend der Anzahl der darin vorhandenen Wandungsrahmen (21) eine Vielzahl an Einzelmessungen nacheinander durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren als Serienmessverfahren ausgeführt wird, bei dem das Messen mittels einer Serienmesseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18 als Serienmessung durchgeführt wird, wobei jeweils Verpackungswände der Kapsel-Endverpackung an das erste Kombinationselement geführt werden und das erste Kombinationselement in Berührung mit den Verpackungswänden der Kapsel-Endverpackungen gebracht wird, wodurch jeweils eine Dielektrizitätsmesseinrichtung der Serienmesseinrichtung mit jeweils einer Verpackungswand in dem Teilbereich des Trägerteils temporär in jeweils eine Messanordnung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels einer Serienmesseinrichtung gemäß Anspruch 16 durchgeführt wird, bei dem eine Vielzahl an Verpackungswänden auf dem zweiten Kombinationselement als Raster angeordnet werden und die Verpackungswände der Kapsel-Endverpackungen mit dem Portionsgut (3) in die Dielektrizitätsmesseinrichtung eingebracht werden, und bei dem das zweite Kombinationselement mit den Verpackungswänden der Kapsel-Endverpackungen an dem ersten Kombinationselement vorbei geführt wird und währenddessen in einem Teilbereich des zweiten Kombinationselements die Verpackungswände und das zweiten Kombinationselement mit dem ersten Kombinationselement in Berührung gebracht wird, indem das zweite Kombinationselement zumindest abschnittsweise an den Teilbereich des zweiten Kombinationselements herangeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels einer Serienmesseinrichtung gemäß Anspruch 17 durchgeführt wird, bei dem der Matrixrahmen auf den Teilbereich des zweiten Kombinationselements abgesenkt wird und somit gleichzeitig eine Vielzahl an Dielektrizitätsmesseinrichtungen der Serienmesseinrichtung und eine Vielzahl an Verpackungswände in dem Teilbereich des Trägerteils temporär in Messanordnungen gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels einer Serienmesseinrichtung gemäß Anspruch 18 durchgeführt wird, bei dem der Walzenrahmen das zweite Kombinationselement berührt und an dem zweiten Kombinationselement mit den Verpackungswänden derart abgerollt wird, dass gleichzeitig eine Vielzahl an Dielektrizitätsmesseinrichtungen der Serienmesseinrichtung und eine Vielzahl an Verpackungswänden in dem Teilbereich des Trägerteils temporär in Messanordnungen gebracht werden.
Verfahren zum Bestimmen der Masse von Portionsgut (3) einer Kapsel-Endverpackung, umfassend die Schritte Bestimmen der dielektrischen Eigenschaften von Vergleichsportionsgut bekannter Masse nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 30; Bestimmen dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts (3) nach demselben Verfahren; Berechnen der Masse aus den Ergebnissen des Bestimmens dielektrischer Eigenschaften des Vergleichsportionsguts und des Bestimmens dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts (3).
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen dielektrischer Eigenschaften jeweils das Bestimmen der Frequenz des Resonanzmaximums von Mikrowellen umfasst, wenn als Dielektrizitätsmesseinrichtung eine Dielektrizitätsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14 und wenn als Verfahren zum Bestimmen dielektrischer Eigenschaften des Portionsguts (3) ein Verfahren nach Anspruch 24 verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 32 dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen dielektrischer Eigenschaften weiterhin das Bestimmen der Dämpfung des Resonanzsignals der Mikrowellen umfasst, wenn das Portionsgut (3) und/oder das Vergleichportionsgut und/oder die Gasphase im Messraum (10) einen nicht vernachlässigbar geringen Wassergehalt aufweisen.