DE19834526A1 - Method of spectroscopic analysis of residue in bottom of used containers or bottles - Google Patents

Method of spectroscopic analysis of residue in bottom of used containers or bottles

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Abstract

The method involves irradiating the base of the bottle with several rays (12-14), which pass through the base region at different angles. The angles of the rays are such that at least one recess (22-25) is penetrated by a beam, independently of the azimuthal position of the bottle. The composition of the residue substance can then be determined by a spectrometer (35). An Independent claim is included for a device for carrying out the method.

Description

Es ist allgemein bekannt, daß Getränkeflaschen/-Behälter aus Kunststoff, im Unterschied zu vergleichbaren Behältnissen aus Glas, bei Verunreinigungen durch Fremdstoffe, wie z. B. Diesel, Benzin, Isopropanol, Farbverdünner, Xylol, Benzol, Toluol usw., diese durch Diffusion in ihrer Wandung teilweise aufnehmen und nach der Reinigung und Wiederbefüllung mit Getränken, wie z. B. Mineralwasser, Tafelwasser, Softdrinks, wieder in die Flüssigkeit abgeben.It is common knowledge that plastic beverage bottles / containers, unlike comparable containers made of glass, in the case of contamination by foreign substances, such as. B. Diesel, gasoline, isopropanol, paint thinner, xylene, benzene, toluene etc., these through Partially absorb diffusion in its wall and after cleaning and Refilling with drinks such as B. mineral water, table water, soft drinks, back in dispense the liquid.

Der dadurch entstehende Fehlgeschmack stört den Verbraucher im Regelfall erheblich und führt zu einer Qualitätsminderung des jeweiligen Getränks. Um letzteres zu verhindern, wur­ den weltweit geeignete Fremdstoff-Inspektionsmaschinen entwickelt und auf den Markt gebracht. Gemäß den europäischen Patenten EP 0 520 322, EP 0 557 814, 93 100 447.7 sowie den US-Patenten 5,361,912; 5 305 887, werden dem Gasraum (Headspace) der jeweiligen Flasche bzw. des jeweiligen Behälters vor dem Waschprozeß Gasproben entnommen und mit optischen Absorptionsmethoden auf Kontaminationen untersucht. Des weiteren sind massenspektroskopische Verfahren vereinzelt im Einsatz. Darüber hinaus werden Chemo­ lumineszenz-Verfahren sowie Fluoreszenz-Methoden angewandt. Neben der Untersuchung des jeweiligen Gasraumes haben insbesondere zur Detektion von schwerflüchtigen Sub­ stanzen, wie z. B. von Farbstoffen, von Harnstoff, von Ölen, Pestiziden und Feststoffen, optische Durchstrahlungsverfahren im Transmissionsbereich des jeweiligen Kunststoff- Materials eine herausragende Bedeutung erlangt. Dabei wird gemäß dem US-Patent 5,405,014 der Restinhalt der Flasche/des Behälters mit Licht im ultravioletten-, sichtbaren- und nahen infrarot-Bereich in Bodennähe durchstrahlt. Aus dem Spektrum des aus der Flaschenwandung austretenden Lichtes wird mit einem Array-Spektrometer on-line die jeweilige Störsubstanz ermittelt und im Kontaminationsfalle aus dem zur Waschmaschine laufenden Flaschenstrom ausgeschleust.The resulting bad taste usually disturbs the consumer considerably and leads to a reduction in the quality of the respective drink. To prevent the latter, developed and launched the most suitable foreign material inspection machines on the market brought. According to European patents EP 0 520 322, EP 0 557 814, 93 100 447.7 and U.S. Patents 5,361,912; 5 305 887, the gas space (headspace) of the respective Bottle and the respective container gas samples taken before the washing process and with optical absorption methods examined for contamination. Furthermore are mass spectroscopic methods used occasionally. In addition, Chemo Luminescence methods and fluorescence methods applied. In addition to the investigation of the respective gas space have in particular for the detection of low volatility sub punch, such as B. of dyes, of urea, of oils, pesticides and solids, optical transmission method in the transmission area of the respective plastic Materials attained an outstanding importance. It is according to the US patent 5,405,014 the remaining content of the bottle / container with light in the ultraviolet, visible and radiates near infrared near the ground. From the spectrum of the Escaping light from the bottle is measured on-line with an array spectrometer the relevant interfering substance is determined and in the event of contamination from the washing machine ongoing bottle flow.

Die Verfahren zur Restflüssigkeitsanalyse gemäß dem derzeitigen Stand der Technik weisen jedoch den entscheidenden Nachteil auf, daß sie nur für zumindest im Bodenbereich rotations­ symmetrische Hohlkörper anwendbar sind. Bei Unsymmetrien um die Rotationsachse, z. B. bei Vorliegen von stollenförmigen Ausbuchtungen, ist eine mechanische azimuthale Ausrichtung der Flasche oder eine Durchstrahlung oberhalb des Bodenbereiches erforderlich. Beide Alternativen sind aus wirtschaftlichen Gründen nicht realisierbar: einerseits würde die erforderliche mechanische azimuthale Ausrichtung die Mechanik der Maschine stark verteuern und deren Störanfälligkeit unvertretbar steigern. Andererseits müßte bei Änderung der Durchstrahlungsposition das Volumen der Restflüssigkeit durch Zugabe von Frischwasser erhöht werden. Letzteres führt ebenfalls zu untragbar hohen Kosten. Ferner würde dadurch der zu detektierende Schadstoff verdünnt und einem Nachweis entzogen.The methods for residual liquid analysis according to the current state of the art However, the decisive disadvantage is that they only rotate for at least the bottom area symmetrical hollow bodies are applicable. With asymmetries about the axis of rotation, e.g. B. if there are tunnels, a mechanical azimuthal Alignment of the bottle or radiography above the floor area required. Both alternatives are not feasible for economic reasons: on the one hand, the required mechanical azimuthal alignment the mechanics of the machine strong make it more expensive and increase its susceptibility to failure unacceptably. On the other hand, should change the radiographic position the volume of the residual liquid by adding fresh water increase. The latter also leads to prohibitively high costs. It would also make the Diluted pollutant to be detected and withdrawn from detection.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ohne mechanische Ausrichtung und ohne Beeinträchtigung der Durchstrahlungsposition im Bodenbereich des Hohlkörpers, die Spektren bei jeder azimuthalen Lage der Flasche zu erfassen. The object of the present invention is therefore without mechanical alignment and without Impairment of the radiographic position in the bottom region of the hollow body Record spectra at every azimuthal position of the bottle.  

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß bei willkürlicher azimuthaler Lage der Flasche bzw. des Behälters durch Einsatz von mindestens zwei Lichtstrahlen, deren Achsen gegeneinander geneigt sind und deren Lichtquellen diametral gegenüberliegende Lichtemp­ fänger aufweisen, jeweils die optimal zur zufälligen Position der Flasche positionierte Achsrichtung zur Messung ausgewählt wird. Dabei können Lichtquellen und Lichtempfänger jeweils paarweise kombiniert sein. Alternativ kann auch nur eine Lichtquelle, deren Strahl in mehrere Einzelstrahlen, z. B. über mehrere Lichtleiter aufgeteilt wird, eingesetzt werden. Der jeweils aktive Strahl wird über eine zugehörige Sensoroptik dem allen Strahlrichtungen gemeinsamen Spektrometer zugeführt, dessen Funktion in den oben aufgelisteten Patentschriften ausführlich erläutert ist und welches das Spektrum der jeweiligen Restflüssigkeit ermittelt.The invention solves this problem in that the arbitrary azimuthal position Bottle or container by using at least two light rays, their axes are inclined towards each other and their light sources diametrically opposed Lichtemp have catchers, each optimally positioned to the random position of the bottle Axis direction is selected for measurement. It can be light sources and light receivers be combined in pairs. Alternatively, only one light source whose beam is in several individual beams, e.g. B. is divided over several light guides can be used. Of the each active beam is sent to all beam directions via an associated sensor optic Common spectrometer supplied, its function in the above Patent specifications is explained in detail and what the spectrum of each Residual liquid determined.

Die Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 näher dargestellt. Dabei zeigtThe invention is shown in more detail in FIGS. 1 and 2. It shows

Fig. 1 einen Schnitt des Drehkranzes, welcher die einzelnen Flaschen/Behälter durch das Sensorsystem bewegt; Fig. 1 shows a section of the pivot, which moves the individual bottles / containers by the sensor system;

Fig. 2 die Flasche/den Behälter mit Beleuchtungseinrichtungen und Empfängeroptik. Fig. 2 shows the bottle / container with lighting devices and receiver optics.

Gemäß Fig. 1 wird die Flasche (1), welche in einem Klammerstern (2) in Position gebracht wird, von einem rotierenden Drehkranz (3) durch das Sensorsystem (4) bewegt. Der Schnitt durch das Sensorsystem zeigt einen Lichtsender (5) und einen optischen Empfänger (6), die sich diametral gegenüberstehen, wobei der Lichtstrahl (7) die Flasche (1) im Restflüssigkeits­ bereich (8), d. h. in Bodennähe, durchstrahlt.Referring to FIG. 1, the bottle (1) which is accommodated in a clamping star (2) in position, is moved by a rotating ring gear (3) by the sensor system (4). The section through the sensor system shows a light transmitter ( 5 ) and an optical receiver ( 6 ), which are diametrically opposed, the light beam ( 7 ) radiating through the bottle ( 1 ) in the residual liquid area ( 8 ), ie near the bottom.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt, der senkrecht zu der Darstellung in Fig. 1 verläuft. Die Flasche (9) bewegt sich entlang der Kreisbahn (10) durch die beiden Hälften des Sensorgehäuses (11). Die drei Strahlen (12), (13), (14), die von drei verschiedenen Lichtquellen erzeugt oder alternativ von einer einzigen Strahlquelle (41), z. B. einer Xenonlampe, über einen Lichtleiterverzweiger (40) gebildet werden, schließen die Winkel (15), (16) ein und schneiden sich im Mittelpunkt (17) der Flasche. Die Zahl der Strahlen ist mindestens so hoch, daß die üblicherweise am Umfang des Bodens liegenden, mit Flüssigkeit gefüllten Vertiefungen (22), (23), (24), (25) der Flasche (9) von mindestens einem der Strahlen (12), (13), (14), bei jeder beliebigen azimuthalen Flaschenposition, durchquert werden. Die durch die Restflüssigkeit der Flasche transmittierten Lichtstrahlen (26), (27), (28), werden über Sensoroptiken (29), (30), (31), Lichtleitern (32), (33), (34), zugeführt, welche die einzelnen Lichtbündel dem Spektrometer (35) über einen Lichtleiter-Sammler (36), übergeben. FIG. 2 shows a section that runs perpendicular to the illustration in FIG. 1. The bottle ( 9 ) moves along the circular path ( 10 ) through the two halves of the sensor housing ( 11 ). The three beams ( 12 ), ( 13 ), ( 14 ) generated by three different light sources or alternatively by a single beam source ( 41 ), e.g. B. a xenon lamp, via a light guide manifold ( 40 ), the angles ( 15 ), ( 16 ) include and intersect at the center ( 17 ) of the bottle. The number of jets is at least so high that the liquid-filled depressions ( 22 ), ( 23 ), ( 24 ), ( 25 ) of the bottle ( 9 ) of at least one of the jets ( 12 ), which usually lie on the circumference of the bottom. , ( 13 ), ( 14 ), at any azimuthal bottle position. The light rays ( 26 ), ( 27 ), ( 28 ) transmitted by the residual liquid in the bottle are supplied via sensor optics ( 29 ), ( 30 ), ( 31 ), light guides ( 32 ), ( 33 ), ( 34 ), which transfer the individual light bundles to the spectrometer ( 35 ) via an optical fiber collector ( 36 ).

Im Normalfall wird jeweils einer der Lichtstrahlen (26), (27), (28), das Spektrometer (35) erreichen, während die überigen Strahlen infolge ungünstiger Brechung, Reflexion oder Absorption, die zugeordneten Sensoroptiken verfehlen. Bei speziellen azimuthalen Positionen der Flasche (9) kann es jedoch vorkommen, daß zwei der Strahlen ganz oder teilweise ihre zugeordnete Sensoroptik erreichen. Es wird dann die Summe der Spektren beider Strahlen gebildet und ausgewertet.In the normal case, one of the light beams ( 26 ), ( 27 ), ( 28 ) will reach the spectrometer ( 35 ), while the excess beams will miss the associated sensor optics due to unfavorable refraction, reflection or absorption. With special azimuthal positions of the bottle ( 9 ), however, it can happen that two or all of the beams reach their assigned sensor optics. The sum of the spectra of both beams is then formed and evaluated.

Die Synchronisation der Gesamtanordnung von Fig. 1 und Fig. 2 erfolgt über eine in den Figuren nicht dargestellte Lichtschranke gemäß dem Stand der Technik, durch die sich jede Flasche bewegt.The synchronization of the overall arrangement of Fig. 1 and Fig. 2 via a not shown in the figures, light barrier in accordance with the prior art through which each bottle moves.

Claims (11)

1. Verfahren zur spektroskopischen Untersuchung der Restinhalte von vom Verbraucher benutz­ ten Kunststoff-Mehrwegflaschen oder -Mehrwegbehältern mittels optischer Durchstrahlung des Bodenbereichs, insbesondere von Flaschen/Behältern mit nicht-rotationssymmetrischen Böden, die Reststoffe enthaltende Vertiefungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere den Bodenbereich unter verschiedenen Winkeln durchlaufende Strahlen so angeord­ net sind, daß unabhängig von der azimuthalen Position der Flasche mindestens ein Strahl wenigstens eine Vertiefung voll durchquert und die Stoffzusammensetzung der Reststoffe vom Spektrometer ermittelt wird.1. A method for spectroscopic examination of the residual contents of plastic reusable bottles or reusable containers used by the consumer by means of optical irradiation of the bottom area, in particular bottles / containers with non-rotationally symmetrical bottoms which have depressions containing residues, characterized in that several have the bottom area under rays passing through different angles are arranged in such a way that, regardless of the azimuthal position of the bottle, at least one beam passes through at least one recess and the composition of the residues is determined by the spectrometer. 2. Verfahren nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flaschen/Behälter von einer Transporteinrichtung kontinuierlich durch die Strahlenanordnung hindurch bewegt werden.2. The method according to 1, characterized in that the bottles / containers of one Transport device can be moved continuously through the beam arrangement. 3. Verfahren nach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Synchronisation der Messung und der Erfassung der Spektren durch eine Lichtschranke erfolgt, welche eine definierte Position jeder Flasche/jedes Behälters erfaßt.3. The method according to 1 and 2, characterized in that the time synchronization the measurement and the acquisition of the spectra is carried out by a light barrier, which a defined position of each bottle / container. 4. Verfahren nach 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Strahlen sich annähernd im Zentrum des Flaschenbodens schneiden.4. The method according to 1 to 3, characterized in that the different beams yourself cut approximately in the center of the bottle bottom. 5. Verfahren nach 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strahl durch eine sepa­ rate Lichtquelle erzeugt und durch eine Empfängeroptik dem gemeinsamen Spektrometer zugeführt wird.5. The method according to 1 to 4, characterized in that each beam through a sepa rate light source generated and by a receiver optics the common spectrometer is fed. 6. Verfahren nach 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Strahlen durch eine einzige Lichtquelle erzeugt werden und daß die Aufteilung in Einzelstrahlen über Lichtleiter- Verzweiger erfolgt und daß die von der jedem Strahl zugeordneten Empfängeroptiken empfangenen Strahlungen über Lichtleiter dem gemeinsamen Spektrometer zugeführt werden. 6. The method according to 1 to 4, characterized in that all rays by one only light source are generated and that the division into individual beams via light guide Branching occurs and that the receiver optics assigned by each beam received radiation can be fed to the common spectrometer via light guides.   7. Vorrichtung zur Untersuchung des Restinhalts von vom Verbraucher benutzten Kunststoff- Mehrweg-Flaschen oder -Behältern mittels optischer Durchstrahlung des Bodenbereichs, insbesondere von Flaschen/Behältern mit nicht-rotationssymmetrischen Böden, die Reststoffe enthaltende Vertiefungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß von mehreren Lichtsendern (5), (37), (38), (39) mindestens so viele Lichtstrahlen (7), (12), (13), (14) erzeugt werden, die sich unter vorgegebenen Winkeln (15), (16) im Zentrum des Flaschen-/Behälter -Bodens (17) schneiden, daß mindestens eine Reststoff enthaltende Vertiefung (8), (22), (23), (24), (25) von mindestens einem der Strahlen (7), (12), (13), (14) durchquert wird.7. Device for examining the residual content of plastic reusable bottles or containers used by the consumer by means of optical irradiation of the bottom area, in particular bottles / containers with non-rotationally symmetrical bottoms which have depressions containing residues, characterized in that by several light transmitters ( 5 ), ( 37 ), ( 38 ), ( 39 ) at least as many light beams ( 7 ), ( 12 ), ( 13 ), ( 14 ) are generated, which are at predetermined angles ( 15 ), ( 16 ) in the center of the bottle / container base ( 17 ) cut that at least one recess ( 8 ), ( 22 ), ( 23 ), ( 24 ), ( 25 ) containing residual material from at least one of the jets ( 7 ), ( 12 ), ( 13 ), ( 14 ) is crossed. 8. Vorrichtung nach 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flaschen (1), (9) von einem Klammerstern (2) fixiert und von einem Drehkranz (3) durch die Meßeinrichtung (4), (11) transportiert werden.8. The device according to 7, characterized in that the bottles ( 1 ), ( 9 ) are fixed by a star clamp ( 2 ) and are transported by a rotating ring ( 3 ) through the measuring device ( 4 ), ( 11 ). 9. Vorrichtung nach 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (41) ihre Strahlung über einen Lichtleiter-Verzweiger (40) und mehrere Lichtleiterstränge (19), (20), (21) Lichtsendern (5), (37), (38), (39) zuführt, deren Strahlen (7), (12), (13), (14) von optischen Empfangern (6), (29), (30), (31) über Lichtleiter (32), (33), (34) und einen Lichtleiter-Sammler (36) in das Spektrometer (35) gelangen.9. The device according to 7 to 8, characterized in that a light source ( 41 ) its radiation via a light guide branch ( 40 ) and a plurality of light guide strands ( 19 ), ( 20 ), ( 21 ) light transmitters ( 5 ), ( 37 ), ( 38 ), ( 39 ), whose rays ( 7 ), ( 12 ), ( 13 ), ( 14 ) from optical receivers ( 6 ), ( 29 ), ( 30 ), ( 31 ) via light guides ( 32 ), ( 33 ), ( 34 ) and an optical fiber collector ( 36 ) get into the spectrometer ( 35 ). 10. Vorrichtung nach 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flasche/der Behälter auf einer Kreisbahn (10) durch die Meßanordnung (11) bewegt wird.10. The device according to 7 to 9, characterized in that the bottle / the container is moved on a circular path ( 10 ) through the measuring arrangement ( 11 ). 11. Vorrichtung nach 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flasche/der Behälter auf einer linearen Bahn (18) durch die Meßanordnung (11) bewegt wird.11. The device according to 7 to 9, characterized in that the bottle / container is moved on a linear path ( 18 ) through the measuring arrangement ( 11 ).
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