JP2000171394A - 妨害材料が存在する試料中の物質濃度の決定方法および装置 - Google Patents
妨害材料が存在する試料中の物質濃度の決定方法および装置Info
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Abstract
質の濃度を決定する方法を提供すること。特に水溶液お
よび気相媒体に対して等しく機能し、十分高い精度を得
られ、食料品の包装充填機械における殺菌のための殺菌
媒体の濃度管理に適用することで長期間の棚寿命を得ら
れる濃度決定方法を提供する。 【解決手段】 この濃度測定方法は、光源から放射され
た光を試料に通す段階と、試料に含まれる光吸収物質お
よび妨害材料によって光が吸収される第1波長または波
長範囲、および妨害材料によって光は吸収されるが、前
記物質では実質的に吸収されない第2波長または波長範
囲において光の吸光度を測定する段階と、妨害材料の存
在に関して修正された、要求されている物質濃度決定値
を測定値から導き出す段階とを少なくとも含む。光源か
ら放射された光の強さの変動に関して補正するために、
吸光度の測定と同時に前記各波長において試料を通過さ
れていない光源からの光の強さの測定を行い、前記濃度
決定値が光の強さの測定値に基づいて放射光の強さの前
記変動に起因する誤差を修正されることを特徴とする。
Description
る状態で試料中の物質濃度を決定する方法に関し、この
方法は、光源から放射された光を試料に通す段階と、物
質および妨害材料によって光が吸収される第1波長ない
し波長範囲、および妨害材料によって光は吸収される
が、物質では実質的に吸収されない第2波長ないし波長
範囲において、光の吸光度を測定する段階と、妨害材料
の存在に関して修正された、要求されている物質の濃度
決定値を前記測定値から導き出す段階とを少なくとも含
んでいる。
試料中の物質濃度を決定するこの方法を実施するための
装置に関する。
装する方法に関し、この方法は、殺菌物質を含有する殺
菌媒体によって包装材料ないしパッケージを殺菌する段
階、殺菌済みパッケージに食料品を充填する段階、およ
びパッケージを密封する段階を少なくとも含み、さらに
殺菌媒体の試料中の殺菌物質の濃度を決定する段階を含
んでいる。本発明はまた、食料品をパッケージに包装す
るこのような方法を実施するための機械にも関する。
期間の棚寿命を有する食料品とするためにバクテリアそ
の他の微生物レベルを低レベルに保持し、長距離の輸送
および配送を可能にする一方、その食料品を新鮮に保
ち、バクテリアの侵入で損害を受けないようにすること
が重要である。包装する食料品によっては、殺菌作業が
幾分重要となる。特に無菌の日替わり(diary)製品、
例えば長時間にわたって棚さらし保存される日替わり製
品に関しては、パッケージの充填および密封の段階前に
食料品ならびにパッケージが完全に殺菌されているこ
と、および食料品および包装材料が再汚染される危険を
排除されていることが極めて重要である。
らゆる種類の固形および液体食品、すなわちジュース、
ミルクその他の飲料をも意味する)の包装工程では、包
装材料または充填を待つばかりのパッケージはしばしば
流体、すなわち液相または気相の殺菌媒体を接触させて
殺菌される。包装工程はしばしば形成−充填−密封方式
の高速連続処理、すなわちウェブまたはブランクの形態
をした包装材料が連続的に機械を通して供給され、即効
性の殺菌剤の溶液を通過させるか、気相殺菌媒体の蒸気
中を通過させることで殺菌され、無菌空気によって乾燥
すなわち換気され、例えばカップ、カプセルまたはチュ
ーブのような充填される所要形状に形成され、包装すべ
き食料品を充填され、そして密封されるような、すべて
の段階が無菌状態で行われる処理工程である。また、さ
まざまなモールド成形工程によって製造されるボトルや
カップは、食料品を充填される前にいずれかの方法で殺
菌することが必要とされる。接触段階は、パッケージな
いし包装材料の全体を液状殺菌媒体に沈めること、また
同様に殺菌媒体を包装材料ないしパッケージ壁面に噴霧
または塗布するか、これに代えて気体殺菌媒体の流れを
接触させることにより、実施できる。殺菌作業は、一般
的に高速包装工程における充填および密封段階の直前に
行われるので、殺菌剤が素早く乾燥されて、食料品の充
填される前に包装材料から除去できることが重要であ
る。一方、包装材料に存在する微生物のすべてを効果的
且つ迅速に殺菌するのに十分な量の溶液またはガス状の
殺菌剤のあることが重要である。したがって、十分且つ
合理的な殺菌と判断するための重要なパラメータは、液
相または気相の媒体中の殺菌剤の濃度、殺菌媒体ならび
に包装材料の温度、および殺菌媒体と包装材料との接触
時間である。これらのパラメータは、殺菌媒体を乾燥す
なわち換気して包装材料から排出させるのに必要とされ
る時間に、また包装処理工程の全体として望まれる速度
に、釣り合わされねばならない。食料品包装に最も使用
されている殺菌剤は過酸化水素である。何故なら、比較
的安価で、バクテリアおよび他の微生物を素早く殺し、
食品工業での使用を関係当局に承認されており、したが
って今日の包装工業の要求を満たすからである。
の濃度は、殺菌剤と水との混合において大雑把に推測さ
れるだけで、ときどき旧式の研究所的な滴下法によって
測定されるだけであった。そのために、経験に基づいて
処理に殺菌剤が多少加えられ、必要とする濃度限界内で
あると大雑把に判断してきた。殺菌溶液は一日に1〜2
度測定されるだけであり、継続的に監視していないの
で、殺菌効果に差の生じる危険が非常に大きい。濃度変
化を補償するために、最低の接触時間および温度が経験
的に設定され、確実に厳守されてきた。したがって、殺
菌パラメータの最適化を可能にし、殺菌作業の時間とエ
ネルギーの両方を節減し、これにより改良された一層費
用効果の高い殺菌包装処理工程を提供するために、濃度
を測定する一層正確な方法が望まれる。
析を実施するには、光吸収による分光測光、特に紫外線
吸収による分光測光が非常に適している。何故なら、物
質による光の吸収はその濃度に直接関係するからであ
り、すなわち物質濃度は光強度検出器の出力信号をプロ
ットとした曲線におけるピーク高さに逆比例するからで
ある。さらに、光吸収法は比較的簡単に実施でき、迅速
で、信頼でき、再現性があり、正確である。
は、電磁スペクトルにおける様々な特徴波長で放射光を
吸収する。特に、ほとんどすべての物質はスペクトルの
紫外線領域の紫外線を吸収する。
範囲であり、可視光は約400〜約750nmの範囲で
ある。紫外線範囲はUVA、UVB、UVCの3つのス
ペクトルに分けられる。UVAの範囲は約320〜約4
00nm、UVBの範囲は約280〜約320nm、そ
してUVCの範囲は約200〜約280nmである。化
学的紫外線分析は一般に160nmより長い波長で行わ
れる。しかしながら、220nmより短い波長において
は、分析を実施するには無酸素状態の下で、すなわち空
気および水の存在しない状態で行うことが要求される。
何故なら、そうしなければ酸素の吸収が測定結果に悪影
響を及ぼすからであり、また照射されると(測定時に
も)酸素はオゾンを解離および発生させるからである。
法によれば、被測定物質は同じ特徴波長においてその物
質以上に吸収が格段に小さい媒体中に溶解または蒸発さ
れる。被測定物質を含有する試料媒体を通して伝達され
る光の強さが、その物質を含有しない媒体の基準試料を
通して伝達される光の強さと共に同じ特徴波長において
測定される。光の強さを示すこの2つの出力信号は、以
下のビール−ランベルト(Beer-Lambert)の方程式によ
り物質濃度の計算に使用される。
C すなわち、
通して伝達された光の強度であり、εは所定温度での特
定媒体中の特定物質の特定波長における吸収係数であ
り、Lは測定される試料を通る監視通路の長さであり、
Cは試料中の物質の濃度である。監視通路の長さ、すな
わち使用されているならば測定セルの長さは測定可能な
定数であり、また各種媒体および物質に関するさまざま
な波長での吸収係数εは周知であり、書物に記載されて
いるので、光の強さI0およびIは連続して測定でき、
したがって媒体中の物質の濃度を連続して監視できる。
ビール−ランベルトの方程式はすべての単色光、すなわ
ち狭い特定の帯域幅を有する単一スペクトル波長の光に
関して有効である。
た光を測定することで行える。通常このような基準測定
は、試料媒体を収容するのと同じ容器すなわち測定セル
を使用して、その測定容器に試料物質を含有しない気体
または液体媒体を規則的に流すことで、またはそれに代
えて他の同じ測定セル内の基準試料を測定することによ
って実施できる。しかしながら2つの異なる測定セルに
よる測定では、両測定が完全に同じ状態で実施されたこ
とを保証するのが困難であるという欠点がある。
収による測定法は、包装材料の殺菌処理工程では機能し
ない。何故なら、殺菌流体中に存在する塵埃粒子のよう
な妨害材料が光を十分に吸収することになり、吸光度の
測定結果に悪影響を及ぼすことになるからである。
理工程にて殺菌流体中に常に多少存在する。厚紙または
カートンで作られたコアー層を有する包装材料は、繊維
および塵粒子で殺菌溶液を汚損する。あらゆる種類の流
体殺菌媒体において気泡が形成され、これらの気泡は結
果に悪影響を及ぼすことになる。気相の殺菌媒体におい
て、測定容器の窓に滴下される濃度調整は、測定値に悪
影響を及ぼすことになる。高温殺菌媒体を使用するとき
に特に生じる測定セル窓の汚れや付着物も光の強さの測
定結果に悪影響を及ぼすことになる。
は、例えば塩素、二酸化硫黄または酸化窒素のような障
害を与える他の光吸収物質も含有する流体媒体中のオゾ
ン濃度を、2つの波長における吸収測定によって測定す
る方法および器械を記載している。1つの実施態様によ
れば、第1波長は245nmであり、この波長ではオゾ
ンおよび他物質の両方ともが光を吸収する。一方、第2
波長は184.9nmであり、この波長では他物質のみ
が光を吸収する。しかしながら184.9nmの波長に
おける測定は、試料媒体の種類を空気や水や蒸気を含ま
ないものに制限する。何故なら、このような短波長の紫
外線放射の影響を受けると酸素が反応してオゾンを発生
するからである。これは、被測定物質がオゾンと同じ波
長範囲で光を吸収するならば、不可避的に測定値に悪影
響を及ぼすことになる。
4nmであるのに対し、第2波長は436または546
nmとされるか、その両波長が第2および第3波長とし
て測定される。
すなわち2つの異なる波長における光吸収測定方法は、
幾つかの測定適用例に関して必要とされる精度を保障す
るものではない。殺菌媒体を通して伝達される光を与え
る光源は、異なる時点で同じ光量を放射することがな
い。典型的に光の強さは光源の角度によって減少し、ま
たこの強さは電気系統および電源の種類によっても変化
する。日本特許出願JP−A−01244341は、先
行技術によれば、1波長のみで測定する場合にはランプ
からの放射変動を補償するためにランプから直接放射さ
れた光の強さも試料を通して伝達される前に測定され
る、と説明している。
244341においては、光の強さの変動量(deviatio
n) は2つの異なる波長の両方共において同じであるか
ら、ランプから放射される光の強さの変動は2つの異な
る波長で測定することにより解消されるとしている。
要とされない場合、および2つの波長がスペクトルの狭
い部分から選ばれた場合、すなわち2つの波長が互いに
接近している場合に、何かの目的で仮定できることであ
る。本願発明者は、媒体中の物質の濃度を正確に測定す
る目的に関しては、第1波長ならびに第2波長における
ランプの変動を補償することが必要であることを見い出
した。我々の目的としては、±3%、好ましくは2%と
高い精度で濃度を決定することが望ましい。
の各種物質の濃度を測定することは一般的に周知である
が、食料品包装用の包装材料を殺菌する処理工程に関連
して光吸収法によって殺菌媒体中の殺菌剤の濃度を測定
することはこれまで知られていない。包装材料の殺菌に
使用されているような汚損すなわち異物のある殺菌媒体
において、光吸収分光測光により十分に高い精度で例え
ば過酸化水素やオゾンのような物質の濃度を測定するた
めに、現在使用できる方法や購入できる器械は全くな
い。
ような汚損された殺菌媒体において、光吸収分光測光に
より例えば空気、ガス/蒸気、または水溶液のような各
種の流体媒体中のオゾンや過酸化水素のような各種の殺
菌媒体を、十分に高い精度で測定するのに等しく機能す
る万能方法および万能装置は、これまで提供されていな
い。
には精度が低すぎ、甚だしく高価である。それらは伝達
法によって機能し、非常に低い精度でしか測定すること
ができない。
は、妨害材料の存在する状態で試料中の光を吸収する物
質の濃度を決定して、上述した問題点を解消または緩和
する方法を提供することである。
容器窓に付着する、ときどきの気泡、液滴、塵、埃、ま
たは付着粒子のような妨害材料の存在に拘わらず、十分
に高い精度で機能できる光吸収物質の濃度決定方法を提
供することである。
および空気を含有した気相媒体の両方において等しく機
能できる光吸収物質の濃度測定方法を提供することであ
る。
実施する装置を提供することである。
棚寿命を得るために包装材料が殺菌され、殺菌媒体中の
殺菌剤の濃度を監視して、所望の濃度範囲内となるよう
に十分に高い精度で濃度が制御されるような、食料品を
包装してパッケージを形成する方法を提供することであ
る。
菌剤の濃度を監視して、所望の濃度範囲内に十分に高い
精度で濃度を保持する手段を備えた、食料品を包装して
パッケージを形成する機械ないし構造を提供することで
ある。
により請求項1に特定された方法によって達成される。
2つの異なる波長における吸光度を測定することで、塵
粒子、汚れおよび気泡のようなかなりの量の妨害材料に
よる悪影響は補償することができる。測定された各波長
において、光源から放射されたが測定試料を通過されて
いない光の強さを、試料を通して伝達された光の吸光度
の測定と同時に測定することにより、真の濃度が向上さ
れた精度によって決定される。光源から補償された光の
強さの変動は、このようにして補償される。
様は、請求項2から請求項12に記載された特徴をさら
に与えられている。
クトルから第1波長を選び、可視スペクトルから第2波
長を選ぶことにより、塵粒子、繊維、凝縮液滴および試
料の気泡のような妨害材料によって生じる有害な吸収
は、最も有効な方法で補償される。被測定物質はしばし
ば例えばオゾンや過酸化水素のような広帯域の紫外線吸
収物質であるが、これらの物質は可視スペクトルにおい
て実質的に僅かしか光を吸収しないか全く光を吸収しな
い。一方、前記種類の妨害材料は紫外線スペクトルおよ
び可視スペクトルにおいて同じ量の光を実質的に吸収す
る。
m〜約320nmの範囲から選ばれるのが好ましい。何
故なら、この範囲は可視スペクトルから十分に離れてい
るからであり、また最も一般に使用されるこの種の広帯
域吸収物質は、その波長範囲で吸収が最大となるからで
ある。物質が適当且つ十分に強力な吸収を行う波長で測
定することにより、高い精度が得られる。非常に重要な
ことは、それらの波長で光源が十分に強い光を放射する
ことでもある。今日市場で周知のこの種の最も好ましい
光源は、254nm、より正確には253.7nmで強
力に光を放射する低圧水銀ランプである。したがって、
最も好ましい第1波長(単数または複数)は、約254
nmに選ばれる。他の手頃な光の放射は約313nmで
生じ、この波長もまた幾つかの適用例に好まれる。
は、約385nm以上の波長、好ましくは約400nm
〜700nmの範囲内の波長、最も好ましくは約436
nmおよび(または)約546nmから選ばれるのが好
ましい。
ば、測定試料と同じであるが被測定物質を全く含まない
か実質的に少ししか含まない流体媒体を含有する基準試
料を通して測定することで、較正が行われる。第1およ
び第2波長(単数または複数)において試料ならびに基
準試料を通して伝達された光の強さを測定することで、
また得られた値をビール−ランベルトの方程式に適用す
ることにより、試料の吸光度が各波長に関して決定され
る。
料だけを収容する別の同じ検出セルで行うことができ、
またはこれに代えて同一の基準セルで異なる時点に行う
ことができる。後者の方法の方が好ましい。何故なら、
試料の流れの差、および2つの監視空間窓の間に生じる
差に対して高い安全性が与えられるからである。
ないか実質的に僅かしか吸収しない紫外線の広帯域吸収
物質に対して、特に良好に機能する。請求項6に特定さ
れるよう過酸化水素やオゾンの濃度は、本発明の方法に
よって測定されるのが最も適当である。何故なら、それ
らの物質はそのような紫外線の広帯域吸収特性を有して
いるからである。過酸化水素およびオゾンはまた、食料
品包装工業で使用されている殺菌物質のうちで最も頻繁
に使用される2つの殺菌物質でもある。
よび(または)空気を含有する液相または気相の流体媒
体によって最も一般に運ばれる。請求項7の好ましい実
施態様によれば、この媒体は水溶液の媒体である。請求
項8に定められた他の好ましい実施態様によれば、この
媒体は、空気と殺菌物質の気相蒸気との混合物とされる
か、それに代えて空気、水溶液湿分(蒸気)および気相
殺菌剤の混合物とされる。空気および水は環境の面およ
び食料品の衛生面の両方で無害な媒体であるので、空気
および水であるのが好ましい。
て過酸化水素を含有した水溶液の殺菌媒体が約313n
mの第1波長で測定されるのが好ましく、第2波長は約
436または約546nmから選ばれる。過酸化水素の
水溶液の殺菌媒体は、一般に十分な殺菌効果を得るため
に1〜50重量%の濃度を必要とする。食料品包装工業
で使用される非常に一般的な濃度は、約35重量%であ
る。過酸化水素が殺菌剤として紫外線放射などによる殺
菌と組合わされる場合には、過酸化水素濃度は例えば
0.1〜1重量%のように非常に低い濃度にできる。現
在包装工業でしばしば使用されるように、高い濃度の過
酸化水素の水溶液濃度を測定するには、約313nmで
第1波長の吸収を測定するのが好ましい。何故なら、過
酸化水素はその波長において適度に吸収し、それによる
出力信号は一層適度に吸収率を反映するからである。測
定セルの長さは約0.5〜約5mmとされるのが最も好
ましい。
行うには、第1波長は約254nmから選ばれるのが最
も有利である。監視通路の長さは、請求項10に特定さ
れるように気相の過酸化水素の吸光度を測定する場合、
試料媒体の濃度に応じて約10〜約250mmであるの
が好ましい。しかしながらオゾンを測定するには、監視
通路の長さは請求項11に特定されるように、試料媒体
の濃度に応じて約0.5〜約5mmであるのが好まし
い。
使用される殺菌物質に応じてその殺菌物質の濃度の計算
で高温に関する補償を行うことが必要となる。濃度Cと
絶対温度Tとの関係は一般に次のように表される。
0゜Cであるが、特定の液体殺菌剤が加熱されて気泡を
発生するならば、請求項12に定められるように濃度測
定を決定する器機を通過される前に高温殺菌液体中の気
泡の量を除去するか、少なくとも減少させることが必要
となる。
特定されるように、妨害材料の存在する状態で試料中の
光吸収物質の濃度を監視する装置が提供される。
施態様は、請求項14〜請求項20に記載された特徴を
与えられる。
に定められているように、約220nm〜約320nm
の範囲から選ばれた波長の光、ならびに約385nm以
上の第2波長の光を放射する形式の光源であるのが有利
である。このような波長の光を与える光源は、低圧水銀
ランプであるのがさらに好ましい。
定めており、この装置は光源と、監視通路(L)と、検
出出力信号を与える検出器の形態をした測定手段と、ビ
ール−ランベルトの方程式を出力信号に適用することで
高精度に真の濃度を導き出すコンピュータ手段とを含
む。請求項5に記載されたようにこの較正測定は、測定
試料と同じ流体媒体を含有するが被測定物質の実質的に
少ない基準試料を通して伝達された光を検出する検出器
によって行われ、この検出器は第1および第2波長(単
数または複数)においてそれぞれ光の強さを測定するよ
うに適用される。試料ならびに基準試料を通して伝達さ
れた光の強さを測定することにより、また得られた値を
ビール−ランベルトの方程式に適用することにより、試
料の吸光度は第1および第2波長の各々において決定す
ることができる。
17に定められているように、監視通路の長さは約0.
5〜約5mmとされ、第1および第3検出器は約254
nmにおいて光の強さを測定するように適用されるのが
好ましい。
る場合には、請求項18に定められているように、監視
通路の長さは約10〜約250mmとされ、第1および
第3検出器は約254nmにおいて光の強さを測定する
ように適用されるのが好ましい。
する場合には、請求項19に定められているように、監
視通路の長さは約0.5〜約5mmとされ、第1および
第3検出器は約313nmにおいて光の強さを測定する
ように適用されるのが好ましい。
が50〜70゜Cに加熱された場合のように流体媒体中
の気泡の量が多くなりすぎたならば、濃度を決定する前
に液体から気泡を分離することでその気泡の量を減少さ
せなければならない。この装置はしたがって請求項20
に定められているように気泡の量を減少させるためのデ
バイス(装置)を含むことになる。
のように、いずれかの液体殺菌媒体については、特定の
波長における濃度は温度に応じてかなり変化する。それ
故に、この濃度測定装置はそのような変化を補償するた
めに液体の温度を測定するためのデバイスを含んでいな
ければならない。
してパッケージに形成する方法が提供され、この方法
は、請求項21に定められているように、殺菌物質を含
有する殺菌媒体によって包装材料ないしパッケージを殺
菌する段階と、殺菌済みパッケージに食料品を充填する
段階と、パッケージを密封する段階とを少なくとも含
み、さらに殺菌媒体中の殺菌物質の濃度を決定する方法
を含む。
22に定められているように、濃度の決定を行うための
装置を含んで成る食料品を包装してパッケージに形成す
る機械が提供される。
置は、食料品包装工業において包装材料を殺菌する方法
および機械に使用するのが特に適している。何故なら、
殺菌媒体中に光を吸収する妨害材料が存在するにも拘わ
らずに高精度の濃度測定を行い、したがって一層高い信
頼性の殺菌と、殺菌済みパッケージに殺菌剤が残留する
(殺菌剤が過剰なことに起因する)危険の軽減とを可能
にし、また殺菌剤の一層効率的な使用を可能にするから
である。
利点および有利な特徴が、添付図面を参照して行う以下
の詳細な説明によって明白となろう。
説明されるが、広義の範囲において本発明は、特許請求
の範囲に定められた本発明による方法を実施するため
に、多くの考えられる構造のうちの1つの例として選ば
れたその特定の適用例に限定されることはないというこ
とに気が付かなければならない。
吸収するが、385nmより長い波長では光の吸収がゼ
ロに近い物質の濃度が、本発明による方法および装置に
よって有利に、また特に測定できる。そのような典型的
な物質は過酸化水素およびオゾンである。
光源(11)が設けられる。
スペクトル波長のUVBおよびUVCの波長範囲、すな
わち約220nm〜約320nmの波長範囲の光、なら
びに約385nmより長い可視波長範囲の光を発生する
ものである。そのような光源の例は、広帯域スペクトル
光を発生するガス放電形式のランプ、例えばキセノンラ
ンプか、またはそれに代わる高圧力または低圧力水銀ラ
ンプである。しかしながら、本発明の好ましい実施態様
によれば、紫外線レーザーデバイスも使用できる。例え
ば、1以上のレーザーダイオードによって1以上の所定
波長の紫外線を発生することも可能である。可視スペク
トルの光を与えるために、他の可視光源を備えねばなら
ない。
の他の光源を使用できる。
れるのが最も好ましい。何故なら、そのランプは最小帯
域幅および高強度を有する所定波長の紫外線スペクトル
線、ならびに可視スペクトルの光を与えることができる
からである。実際の紫外線の波長は大体254nm、正
確には253.7nmであり、また約313nmの他の
明確なスペクトル線がある。他の波長の光も紫外線源ビ
ームからろ波されることができる。望まれるならば、例
えば低圧水銀ランプの場合のように、ランプから放射さ
れた光をコリメートレンズ(1)により光ビーム路に沿
って芯出しすることができる。紫外線および可視光を少
なくとも2つの異なる光源(11,11’)で与える
か、同一センサー(11)で与えることができる。
る測定セルすなわち監視空間(12)は、石英ガラスな
どの光学的に良く機能する透明材料で作られた窓(1
2’)を有する。測定される試料媒体は、測定セルを通
って流れる間に測定されるのが好ましい。オゾンや過酸
化水素のように紫外線で影響を受ける物質に関しては、
流れる試料媒体の濃度を測定することが望まれる。試料
媒体の流速は100ミリリットル/分または200ミリ
リットル/分の程度であるのが有利である。
は、測定装置はガスの流れを殺菌領域へ伝える導管すな
わちパイプの周囲に有利に組立てられることができる。
導管の壁部は、例えば石英ガラスで作られた窓(1
2’)を備えて先方を見られるように成されており、導
管壁の外側の光源から光を気体の流れの中へ、さらに反
対側の導管壁の窓(12’)を通してそれぞれの光検出
器へ導くようになされる。垂直導管の外側に配置された
別の測定セル、および試料媒体を測定セルに供給するた
めの別のループは、したがって必要ない。試料媒体の供
給流れの中で直接に測定を行うことで、包装機械に取付
けられたときの装置の簡単な構造が可能になる。測定セ
ルを通して測定する代わりに、吸光度は監視空間を通し
てこのように測定される。2つの石英の窓の間隔距離は
監視通路の長さ(L)をなす。特に、高温の気相媒体の
場合には、別の測定ループが監視空間窓に付着する凝縮
液滴の問題を生じる。殺菌装置では、監視空間は殺菌室
自体によって構成されることもできる。したがって石英
窓などは室の反対側の壁に配置される。
たは殺菌物質(40’)を含まないか実質的に僅かに含
む基準媒体は、殺菌物質に影響を及ぼさない流量で測定
セルを通して流される。この流量は実質的に非常に小さ
いが、紫外線放射時に停止されてはならないのが好まし
い。何故なら、幾らかの殺菌物質が大きいエネルギー放
射のために解離を生じるからである。
影響を及ぼさないいずれかの液体または気体の媒体とさ
れる。通常、殺菌媒体は水溶液であるか、殺菌空気を基
本とするか空気を含有する高温蒸気とされる。しかしな
がら、例えば窒素のような清浄不活性ガス、または包装
製品や包装処理工程の環境安全リスクに害を与えない殺
菌溶液のような他の代替例を使用することができる。第
1および第2波長は、2つの波長における大きな光量の
差を被測定物質が吸収するような方法で選ばれるべきこ
とが好ましい。媒体自体は被測定物質と同じ波長で実質
的に僅かな光しか吸収しないか、全く吸収しないのが好
ましい。
長さ(L)、すなわち光が試料媒体を通じて伝達される
距離は、望まれる測定範囲、すなわち測定される濃度、
特定の媒体、および特定の測定波長の範囲にしたがって
選ばれる。
部と、監視空間すなわち測定セルの光源とは反対側の第
2端部とを有し、第2端部に試料媒体を通して伝達され
た光を検出する手段が配置される。
光を検出して測定するために、第1および第2検出器
(14,19)が測定セルの反対側の、監視通路の第2
端部に配置される。第1検出器(14)は、少なくとも
1つの所定第1波長の紫外線を検出するようになされる
のが好ましい。220〜320nmの波長を測定するよ
うに適用されるのが好ましい何れかの標準的な検出器、
例えば紫外線感応フォトダイオードが適当である。
測定波長に制限して、悪影響を及ぼす他の散乱波長の光
が検出器に侵入するのを防止するために、光学フィルタ
(13)を光ビーム路に沿って検出器(14)の前に配
置するのが有利である。このような紫外線フィルタは帯
域通過ろ波器すなわちバンドパスフィルタ形式のもので
あるのが有利である。レーザーダイオードのような1つ
の明確な波長または波長範囲だけの光を放射する光源の
場合は、光学フィルタは省略できる。また、検出器が所
要範囲のスペクトルに感応するのであれば、光学フィル
タは余計となる。
所定第2波長または波長範囲、すなわち約385nmよ
り長い、好ましくは約400nm〜約700nmの範囲
内の波長の光を検出するように適用されるのが好まし
い。この第2検出器(19)はフォトダイオードである
のが好ましく、紫外線のすべてをろ波し、可視光だけを
透過させるために可視光カットオフ/カットオンフィル
タ形式の光学フィルタ(18)を有する。特に、低圧水
銀ランプを使用する場合、436nmおよび(または)
546nmの光を測定するように適用される第2検出器
が好ましい。何故なら、それらの波長において良く定め
られたスペクトル線を与えるからである。
はこのようにして、例えば水銀ランプの場合のように紫
外線スペクトルおよび可視スペクトルの両方における幾
つかの異なる波長を含む単一光ビームを経て、試料媒体
を通って伝達される(図1参照)。各種波長の光は、2
つ以上の光源によって与えられた後、この分野で周知の
光学デバイス(反射鏡、反射器)によって1つだけの共
通光ビームとして集められることができる。この代わり
に(図2参照)、光は2つの別の光ビームを経て伝達さ
れることができ、一方の光ビームは第1検出器により第
1の所定紫外線波長における測定に使われ、他方の光ビ
ームは第2検出器により1つ以上の第2の所定可視波長
または波長範囲における測定に使用される。後者の場
合、光ビームが試料媒体の異なる部分を通過したり、異
なる測定セルを通過するという不確実さがあり、また妨
害材料の量が異なる(塵粒子など)という不確実さがあ
る。したがって、第1の場合、すなわち1つの単一光ビ
ームを与える光源(単数または複数)を備える場合が本
発明で好ましいとされる。2つの別の波長の伝達された
光を検出するために、主光ビームは試料媒体を通過した
後に2つの光ビームに分けられる。これは光ビーム路に
沿って検出器(14,19)および備えられているなら
ば光学フィルタ(13,18)の前の監視通路の第2端
部に配置されたビームスプリッタ(16)によって行わ
れる。このようなビームスプリッタは、光の一部を通過
させ、光の残りの部分を反射させるように設計された反
射鏡すなわちいわゆるビームスプリッタキューブ、また
は他の形式の光学窓とされることができる。
ビームを2つの別々の光ビーム(20,21)に分け、
これにより光をそれぞれ第1および第2検出手段に与え
る。第1検出器(14)への光を形成する第1光ビーム
(20)は、検出器に至る前に、検出器に侵入する光を
所定第1波長(単数または複数)に制限する機能を有す
る第1光学フィルタ(13)を通過されることが好まし
い。同様に、第2光ビーム(21)は、第2検出器(1
9)に侵入する光を所定第2波長(単数または複数)に
制限する機能を有する第2光学フィルタ(18)を通過
されることが好ましい。
て被測定物質ならびにいずれかの妨害材料を含有する流
体媒体(40)の試料を通して光源からの光ビームを導
き、試料媒体(40)を通って伝達された第1波長の光
(20)の強さを検出し、また同じ長さ(L)の監視通
路に沿って被測定物質を全く含有しないか実質的に僅か
しか含有しない基準試料(40’)を通して光源からの
光を導き、基準試料(40’)を通って伝達された第1
波長の光(20’)の強さを検出することにより、それ
ぞれ試料および基準試料を通して伝達された光の強さの
差を示すために第1検出出力信号(15および15’)
が発生される。この出力信号の相対値にビール−ランベ
ルトの方程式を適用することで、光吸収物質の濃度が一
般に決定できる。本発明によれば、この物質の真の濃度
は、試料(40)の不純物による影響を排除するために
第2波長における同じ測定で得られた同様な第2検出出
力信号(22,22’)を使用することで修正されて決
定される。
ジタル信号に変換する変換手段へ伝達された後、さらに
ビール−ランベルトの方程式による濃度の計算すなわち
推測のためにコンピュータ手段(36)へ伝達される。
任意であるが、液相または気相の媒体に対する物質の適
量を制御する自動濃度調整システムに入力をさらに与え
るために、この出力信号が計算される。ビール−ランベ
ルトの方程式を適用できるようにするために、試料媒体
を通して、また基準媒体、すなわち被測定物質が全くな
いか実質的に少ない媒体を通して伝達される光の強さが
測定されねばならない。先に説明したように、これはと
きどき試料から基準試料へと1つの測定セルの内容物を
切り換えることで実施されるのが好ましい。これに代え
て、基準試料は液体または気体媒体(物質が含有されて
いない)で充満された別の測定セルにおいて測定される
ことができる。最高の信頼性および精度を与えることか
ら、第1の場合の方が好ましい。本発明の方法の好まし
い実施態様によれば、オゾンや過酸化水素のような紫外
線感応物質を測定する場合に、基準媒体は試料媒体と同
じ測定セルに準備されることができ、これは短時間にわ
たりそのセルを通る新鮮で清浄な試料媒体の流れを停止
させることで行われるのであり、その間試料媒体は紫外
線の照射を受ける。紫外線感応物質はこのようにして劣
化され、被測定物質ならびに妨害材料の存在しない液体
または気体の基準媒体を与える。したがって、自動較正
が規則的に行われる一方、流れる媒体における物質濃度
の測定は連続される。
画にしたがって実行されるのが好ましい。
の方程式によって濃度が決定される。
通して伝達された第1の所定紫外線波長における(単数
または複数)紫外線の強さ(第1検出出力信号15’)
であり、IUVは試料媒体、すなわち被測定物質ならびに
妨害材料(40)を含有する媒体を通して伝達された第
1の所定紫外線波長(単数または複数)における光の強
さ(第1検出出力信号15)である。
された光の強さは、液体または気体媒体中に存在する塵
その他の僅かな固体粒子のような不純物に起因して変化
する。それ故に比IUV(0)/IUVは比Ivis(0)/Ivisに
よって修正されねばならない。ここでIvis(0)は基準媒
体すなわち媒体(40)だけを通して伝達された第2の
所定可視光波長(単数または複数)における光の強さ
(第2検出出力信号22’)であり、Ivisは試料媒
体、すなわち被測定物質ならびに妨害材料(40)を含
有する媒体を通して伝達された第2の所定可視光波長
(単数または複数)における光の強さ(第2検出出力信
号22)である。
IUV)(Ivis/Ivis(0))) すなわち
1/εL * log(Ivis(0)/IUV(0)) ここで第2項は較正および基準試料を通しての測定で決
定され、したがって一定値としてコンピュータ手段に保
存できる。したがって、比(Ivis/IUV)は連続して
測定される。
れたが試料媒体を通して伝達されたのではない光の強さ
もまた測定され、検出出力信号としてコンピュータ処理
手段へ送られる。この目的は、ランプから放射される光
の強さはランプの経時変化またはそのランプに対する電
圧供給の変動に起因して時間と共に変化するという事実
に関する補償を行うことである。このような測定は、ラ
ンプの品質に応じて必要とされるのみならず、使用に応
じて、また測定の目的および測定濃度の精度に対する要
求によっても必要とされる。包装材料、パッケージまた
は食料品を包装する機器の殺菌における濃度測定のため
に強く望まれることが立証された。
比(IUVref(0)/IUVref)によって調整されねばなら
ない。ここでIUVref(0)は基準試料が測定される時点で
の光源から放射された第1の所定紫外線波長(単数また
は複数)における紫外線の強さ(第3検出出力信号2
9’)であり、IUVrefは試料媒体が測定される時点で
の光源から放射された第1の所定紫外線波長(単数また
は複数)における光の強さ(第3検出出力信号29)で
ある。
光の強さは各種波長において時間と共に等しく変化する
と仮定することができる。しかしながらこのような仮定
はほとんどすべての光源に関して正しくなく、濃度較正
において精度の低下をまねく。低圧水銀ランプであっ
て、濃度測定で±35%、好ましくは±25%のような
高精度が必要とされる場合は、そのような仮定は推奨で
きない。再び述べるが、勿論これは測定の環境および目
的に依存する。特に、測定装置の周囲環境、例えば温度
の変化は、各種波長におけるランプの機能および光の強
さにもさまざまに影響する。したがって各種波長におけ
るランプの強さの比は、周囲温度の変化と共に変化す
る。温度変化は包装充填機械の環境において一般的であ
る。
ために、光源から放射された光の強さは第1および第2
の所定波長(単数または複数)において測定されねばな
らない。したがって、比(IUV(0)/IUV)は比(I
visref(0)/Ivisref)によってさらに調整されねばな
らない。ここでIvisref(0)は基準試料が測定された時
点での光源から放射された第2の所定波長(単数または
複数)における光の強さ(第4検出出力信号35’)で
あり、Ivisrefは試料媒体が測定された時点での光源か
ら放射された第2の所定波長(単数または複数)におけ
る光の強さ(第4検出出力信号35)である。
計算できる。
vis/Ivis(0))*(IUVref/IUVref(0))(I
visref(0)/Ivisref)) すなわち
vis/Ivisref))−1/εL* log((IUVref(0)/
IUV(0))(Ivis(0)/Ivisref(0))) ここで第2項は較正および基準試料を通しての測定で決
定され、したがって一定値としてコンピュータ手段に保
存できる。したがって、IUVref,IUV、IvisおよびI
visrefだけが連続して測定される必要がある。
度は±3%、好ましくは±2%であり、これは包装材料
の殺菌処理に望まれる精度である。
よび計算は各種圧力および温度について行える。
度に対する媒体温度の影響は補償できる。
られた波長において温度と共に変化する。特に、大気温
度で高濃度(約35重量%)の過酸化水素溶液の場合
は、その過酸化水素溶液の濃度は、313nmの波長で
測定した場合、約70゜Cまで温度が上昇されると約4
5重量%にまで高まる。したがって濃度Cと絶対温度T
との関係は一般に次式で表される。
波長においてその効果は無視できるほどになる。
は第2ビームスプリッタ(23)と、第3光学フィルタ
(25)および第3検出器(26)を含んで成る第3検
出手段(24)とをさらに含み、ビームスプリッタ(2
3)は光源からの光を主光ビーム(27)および第3光
ビーム(28)に分けると共に光源(11)と監視通路
(L)の第1端部との間に配置されており、主光ビーム
(27)は監視通路に沿って試料媒体を通して導かれ、
第3検出手段(24)は前記第1波長の紫外線を測定す
るように設計されて第3光ビーム(28)に沿って配置
され、このようにして光源から伝達された前記第1波長
における光の強さの変動を補償するための基準出力信号
(29)(IUVref(0)およびIUVrefそれぞれに相当す
る)を与える。第3光学フィルタおよび検出器は第1光
学フィルタ(13)および検出器(14)と同じである
のが好ましい。この装置は第3ビームスプリッタ(3
0)と、第4光学フィルタ(32)および第4検出器
(33)を含んで成る第4検出手段(31)とをさらに
含み、この第3ビームスプリッタは第3光ビーム(2
8)から第4光ビームを分けると共に、第2ビームスプ
リッタ(23)と第3および第4検出手段との間に配置
されており、第4検出手段(31)は第2波長の光を測
定するように設計されて第4光ビーム(34)に沿って
配置され、このようにして光源から伝達された第2波長
の光の強さの変動を補償するための基準出力信号(3
5)(Ivisref(0)およびIvisrefそれぞれに相当す
る)を与える。
フィルタ(18)および検出器(19)と同じであるの
が好ましい。したがって或る時点でランプから放射され
た光の強さを表す第3および第4検出出力信号(29;
35)が与えられる。
々であるが同じ監視空間(12)を通して導かれるよう
な代替構造は、同等部材に同じ符号を使用している。
によっては光源(11,11’)が2つの主光ビーム
(20,21)を与えており、各光ビームは測定セル
(12)を通して、または異なる監視空間(12)を通
して伝達されるようになされており、測定セルまたは監
視空間はいずれも試料媒体を収容しており、また同じ監
視通路(L)を有している。第1測定セルの監視通路の
第2端部には光ビーム(20)に沿って第1波長(単数
または複数)の伝達された光の強さを検出する第1検出
器(14)が配置されている。通常、この光はまず最初
に第1光学フィルタ(13)を通過され、検出される光
を第1波長(単数または複数)だけの光に制限されるよ
うにする。同様に、第2測定セルの監視通路の第2端部
には光ビーム(21)に沿って第2波長(単数または複
数)の伝達された光の強さを検出する第2検出器(1
9)が配置されている。通常、この光はまず最初に第2
光学フィルタ(18)を通過され、検出される光を第2
波長(単数または複数)だけの光に制限されるようにす
る。
装置は第1ビームスプリッタ(23)と、第3光学フィ
ルタ(25)および第3検出器(26)を含んで成る第
3検出手段(24)とを含み、このビームスプリッタ
(23)は光源からの光を主光ビーム(20)および第
3光ビーム(28)に分けると共に光源(11)と監視
通路(L)の第1端部との間に配置されており、主光ビ
ーム(20)は監視通路に沿って試料媒体を通して導か
れ、第3検出手段(24)は前記第1波長の紫外線を測
定するように設計されて第3光ビーム(28)に沿って
配置され、このようにして光源から伝達された前記第1
波長における光の強さの変動を補償するための基準出力
信号(29)を与える。第3光学フィルタおよび検出器
は第1光学フィルタ(13)および検出器(14)と同
じであるのが好ましい。この装置は第2ビームスプリッ
タ(30)と、第4光学フィルタ(32)および第4検
出器(33)を含んで成る第4検出手段(31)とをさ
らに含み、第2ビームスプリッタ(30)は第2光ビー
ム(21)から第4光ビーム(34)を分けると共に、
光源(11)と第2測定セルとの間に配置されており、
第4検出手段(31)は第2波長の光を測定するように
設計されて第4光ビーム(34)に沿って配置され、こ
のようにして光源から伝達された第2波長の光の強さの
変動を補償するための基準出力信号(35)を与える。
第4光学フィルタおよび検出器は、第2光学フィルタ
(18)および検出器(19)と同じであるのが好まし
い。したがって、或る時点におけるランプから放射され
た光の強さを表す第3および第4検出出力信号(29;
35)が与えられる。
さらに他の別の測定セルにおいて別の光ビーム路に沿っ
て行われるか、好ましくは同じ測定セルにおいて一時的
に試料媒体(40)と基準媒体(40’)とを置き換え
て行われる。
長さ、すなわち測定セルまたは測定空間(L)の長さを
変化させることで変化できる。低濃度は長い監視通路を
要求し、この逆も成り立つ。測定セルの長さは、オゾン
の測定時に、また水溶液の過酸化水素の測定時に、通常
は約0.001〜約20mm、好ましくは約0.5〜約
5mm、最も好ましくは約0.5〜約2mmで変化す
る。しかしながら気相の過酸化水素の測定には、例えば
約10〜約200mm、好ましくは50〜150mm、
最も好ましくは25〜100mmのように長い監視通路
が要求される。濃度の検出限界は約0.02重量%であ
り、すなわち気相媒体では0.2g/m3と表わされ
る。
なわちガスの流れの中、または機械の殺菌室内で直接に
測定される場合は、長い監視通路(L)の方が有利に使
用される。
は、水銀ランプの254nmの放射波長が空気/気相お
よび水溶液の両方において非常に適当である。この波長
で良好に機能する検出器は、254nmに適用される低
感度検出器である。
するときだけ、すなわち検出範囲が約1〜約50重量%
まで、別の表現で約500g/lまでの測定のときだ
け、例えば過酸化水素の吸収が254nmよりも少ない
波長で検出するように適用される高感度検出器のような
別の形式の検出器が必要とされる。したがって光学フィ
ルタおよび検出器は294nm,297nmまたは31
3nmにおける紫外線吸収を検出するように適用され
る。過酸化水素はその波長で適当な吸収性を有するの
で、より高い濃度は313nmで測定される。監視通路
の長さは約1mmであるのが好ましい。
な低濃度の水溶液の過酸化水素は、254nmにおい
て、約1mmの長さの測定セルを通して好ましく測定さ
れる。
0mg/lまでの濃度は、254nmで、監視通路の長
さが約25〜約100mmで測定されるのが好ましい。
オゾンは、約2mmまでの長さ、好ましくは約1mmの
長さの測定セルを通して254nmで測定されるのが好
ましい。
るならば、殺菌物質の濃度の計算において使用される殺
菌物質に応じて高温度を補償することが必要となる。濃
度Cと絶対温度Tとの関連は一般に次式で合わされる。
は、この効果を考えねばならない。
入することのできる充填包装機械の1つの一般的な例を
概略的に示している。この機械は食料品をテトラ・ブリ
ック(登録商標)のパッケージとなるように包装するの
に特に適しているが、基本的にそのような包装機械は包
装材料ウェブまたはブランクを供給されるあらゆる種類
の装置に適用できる。この包装機械は、殺菌ユニット6
0を含み、またさらに図4に非常に詳細に図解的に記載
されている。この特定の実施態様によれば、殺菌ユニッ
ト60は深い殺菌液体の浴61を含み、機械を通して前
進される途中に包装材料はこの浴を通される。最も一般
的に、この深い浴は高温の過酸化水素水溶液を満たされ
る。この機械はさらに使用される包装材料のリールすな
わちホルダー/フィーダー51を含む。任意の重ね継ぎ
ステーション52では、気密で耐久性のある長手方向シ
ールを後になって形成されるように、その長手方向密封
の方法に応じて包装材料ウェブの端部が準備され、変形
される。他のストリップ付与ステーション53では、ガ
ス遮断性(気密性)のある耐久材で作られたプラスチッ
ク製ストリップがウェブの一方の縁部に付与される。後
の長手方向密封段階において、この縁部は反対側の縁部
に溶着され、気密で耐久性のあるシールが形成される。
に至る前に、包装材料は殺菌ユニット60および深い殺
菌媒体浴61を通される。その深い殺菌浴からの途中、
包装材料は過酸化水素を包装材料から除去するローラー
54と、包装材料を乾燥させるための高温無菌空気用の
ノズル55を通過される。
成ステーション56へ進められ、そこで包装材料ウェブ
は連続筒体の形状に折畳まれる。ウェブの2つの長手方
向縁部は溶着部材63aによって互いに溶着される(図
4を参照)。この例では液体食品とされる食料品は、充
填パイプ62によって筒体に充填される(図4を参
照)。パッケージはその後63bにて熱溶着により充填
した液体表面の下方で横方向に密封される。熱はシーリ
ングジョーによって与えられる。シーリングジョーは密
封したパッケージを互いに分断する形状をしている。最
も一般的には、この熱溶着は誘導加熱によって行われる
が、この分野で周知の超音波シールや他のいずれかの密
封方法によって実施することができる。
ケージはその最終形状に成形され、頂部および底部の折
りしろ部分がパッケージ上に密着される。その後、完成
したパッケージが機械から排出される。
され、機械の電気システムのほとんどすべてが58に配
置されている。
うに構成されている容器59から閉システムで供給され
る。
を決定する装置(10)は、図4に見られるように殺菌
ユニットに関連させて適当に配置される。殺菌液体の試
料はその浴から装置10の測定セル64へ、調整弁66
により連続的にまたは一定した間隔で小さなパイプまた
はホース65によって直接送ることができる。
た包装充填機械70に本発明による濃度決定装置10を
取付ける第1の実施態様を概略的に示している。装置1
0は光源71、測定セル72、および検出器73を図1
および図2に記載したように含んでいる。
に殺菌剤は蒸発室で加熱されて蒸発され、連結パイプま
たはホース75で濃度測定装置10へ送られる。濃度測
定はこのようにして殺菌室76へ至る途中で高温殺菌媒
体の流れの中で直接行われる。
た包装充填機械80に本発明による濃度決定装置10を
取付ける第1の実施態様を概略的に示している。
れ、連結ホースまたはパイプ85を経て殺菌室86へ直
接送られる。装置10は殺菌室の上に直接取付けられ、
この殺菌室の対向壁に配置されている窓を通して測定を
行う。
に高濃度で、高い温度、すなわち高温液体であるような
殺菌液体中の気泡の量を減少させるために、気泡減少デ
バイスすなわちいわゆる気泡トラップまたは気泡フィル
タがこの濃度測定器機に備えられている。この気泡減少
デバイス(90)は、1つの入口91および2つの出口
92を図7aに示すように有するシリンダを含むのが好
ましい。このシリンダは高さが約80〜150mmで約
30mmの直径を有する。入口91はシリンダのスリー
ブ目に配置されるのに対し、2つの出口はシリンダの頂
部92および底部93にそれぞれ配置されている。殺菌
液体94は入口および2つの出口を経てこのシリンダを
通して導かれ、またシリンダ内に一時的に休止できるよ
うにされている。液体中の気泡はシリンダの頂部および
頂部出口92まで上昇するための時間を有し、したがっ
て液体94は底部出口で気泡を排除されて濃度モニター
へ導かれる。頂部出口92をとして排出される気体と液
体94''との混合液は殺菌液体の戻り流れへ戻される。
置10に行き来する殺菌液体の流れに連結される状態を
示している。殺菌液体の測定する流れは、シリンダ出口
を通る十分な流速を確保するために、ポンプでシリンダ
へ送られる。底部出口93はこの液体を濃度監視器機1
0の入口95に導く。頂部出口92からの液体は濃度監
視器機10からの戻り流れに合流される。
填するための包装材料またはパッケージの殺菌処理にお
ける殺菌物質の濃度の制御に好適な、改善された精度お
よび信頼性を与える最適な方法および装置を提供する。
さらに、このような自動で連続した濃度測定を行うため
の自動で連続的な方法および装置が提供される。
方は可視スペクトルの範囲(水銀ランプの場合は385
nmより長い波長が適当である)から選ばれるのが好ま
しい2つの異なる波長の吸光度をを比較することで、塵
粒子、汚れ、気泡のような妨害材料による悪影響を補償
することができる。光源から放射されたが測定試料を通
過されていない光の強さを、測定された各波長におい
て、試料を通して伝達された光の吸光度の測定と同時に
測定することで、真の濃度が向上された精度で決定でき
る。
実施態様による装置を概略的に示す概略図。
実施態様による代替装置を概略的に示す概略図。
使用されている機械と似た形式の、本発明による充填包
装機械の例を示す概略図。
に詳細に示す部分的斜視図。
で殺菌を行う本発明による包装充填機械70を示す概略
図。
で殺菌を行う本発明による他の包装充填機械80を示す
概略図。
気泡減少デバイス90を示しており、aはそのデバイス
の濃度測定装置10に対する1つの連結状態を示す概略
であり、bは他の連結状態を示す概略図である。
Claims (22)
- 【請求項1】 妨害材料が存在する状態で試料中の物質
濃度を決定する方法であって、 光源から放射された光を前記試料に通す段階と、 前記物質および妨害材料によって光が吸収される第1波
長または波長範囲、および前記妨害材料によってで光は
吸収されるが、前記物質では実質的に吸収されない第2
波長または波長範囲において、前記光の吸光度を測定す
る段階と、 前記妨害材料の存在に関して修正された、要求されてい
る前記物質の濃度決定値を前記測定値から導き出す段階
とを少なくとも含み、 前記光源から放射された光の強さの変動に関して補正す
るために、前記吸光度の測定と同時に、前記波長の各々
において前記試料を通過されていない前記光源からの光
の強さの測定が行われ、 前記物質の前記濃度の決定値が、前記光の強さの測定値
に基づいて、放射光の強さの前記変動に起因する誤差に
関して修正される方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法であって、前記光
が紫外線スペクトルからの光、ならびに可視スペクトル
からの光を含む、物質濃度を決定する方法。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の方法で
あって、前記第1波長(単数または複数)が約220n
m〜約320nmの範囲から選ばれた、物質濃度を決定
する方法。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれか一
項に記載の方法であって、前記第2波長(単数または複
数)が約385nm以上の波長から選ばれた、物質濃度
を決定する方法。 - 【請求項5】 妨害材料が存在する状態で液相または気
相の媒体(40)中の、約220〜約320nmの範囲
内の1つ以上の第1波長において紫外線を吸収する物質
の濃度を決定するための請求項1に記載の方法であっ
て、 a) 前記第1波長(単数または複数)、および約38
5nm以上の少なくとも1つの第2波長または波長範囲
を含む光を放射する光源(11)を設ける段階、 b) 測定する物質ならびに妨害材料を含有する流体媒
体(40)の試料を通して、光源からの光を長さ(L)
の監視通路に沿って導く段階、 c) 試料媒体(40)を通る前記第1波長および前記
第2波長のそれぞれにおける伝達光(20)の強さを測
定する段階、 d) 実質的に少量の測定すべき物質を含有した液相ま
たは気相の媒体(40’)の基準試料を通して、光源か
らの光を長さ(L)の監視通路に沿って導く段階、 e) 基準媒体(40’)を通る第1波長(単数または
複数)および第2波長(単数または複数)のそれぞれに
おける伝達光(20’)の強さを測定する段階、 f) このようにして、前記第1波長(単数または複
数)における試料および基準試料のそれぞれからの光の
強さの差を示す検出出力信号(15;15’)と、前記
第2波長(単数または複数)における同じく光の強さの
差を示す第2検出出力信号(22;22’)とを発生さ
せる段階、 g) ビール−ランベルトの方程式により出力信号(1
5;15’)の相対値から紫外線吸収物質の濃度を決定
する段階、および h) 段階g)で決定された濃度値を第2検出出力信号
(22;22’)によって修正して、これにより試料
(40)中の不純物による影響を排除する段階を含み、 i) それぞれ第1および第2波長において、それぞれ
前記試料媒体(40)または基準試料媒体(40’)を
通過されていない前記光源からの光の強さが段階c)お
よび段階e)の測定と同時に検出され、また j) 段階h)における前記濃度値の決定が、段階i)
の測定値に基づいて、光源から放射された光の強さの変
動に起因する誤差に関して修正される、物質濃度を決定
する方法。 - 【請求項6】 請求項1から請求項5までのいずれか一
項に記載の方法であって、光吸収物質がオゾンおよび過
酸化水素を含む群から選ばれた、物質濃度を決定する方
法。 - 【請求項7】 請求項1から請求項6までのいずれか一
項に記載の方法であって、流体媒体(40)が水溶液の
媒体である、物質濃度を決定する方法。 - 【請求項8】 請求項1から請求項7までのいずれか一
項に記載の方法であって、流体媒体(40)が空気およ
び(または)水溶液の蒸気である、物質濃度を決定する
方法。 - 【請求項9】 請求項1から請求項8までのいずれか一
項に記載の方法であって、光吸収物質が水溶液蒸気中の
過酸化水素であり、第1波長が約313nm、第2波長
が約436〜546nmの範囲から選ばれた、物質濃度
を決定する方法。 - 【請求項10】 請求項1から請求項8までのいずれか
一項に記載の方法であって、光吸収物質が気相媒体中の
過酸化水素であり、第1波長が約254nm、試料媒体
(40)を通る監視通路の長さ(L)が20〜250m
mである、物質濃度を決定する方法。 - 【請求項11】 請求項1から請求項8までのいずれか
一項に記載の方法であって、光吸収物質がオゾンであ
り、第1波長が約254nm、試料媒体(40)を通る
監視通路の長さ(L)が0.5〜5mmである、物質濃
度を決定する方法。 - 【請求項12】 請求項1から請求項11までのいずれ
か一項に記載の方法であって、殺菌媒体が液体媒体であ
り、濃度を決定する前に気泡を液体から分離することで
気泡の量が減少される、物質濃度を決定する方法。 - 【請求項13】 妨害材料の存在する状態で試料(4
0)中の物質の濃度を決定する装置(10)であって、
光源(11)およびこの光源からの光を前記試料に通し
て導く手段と、 前記物質および妨害材料によって光が吸収される第1波
長または波長範囲で試料を通して伝達される前記光の吸
光度を測定する手段(14)、および前記妨害材料によ
って光は吸収されるが、前記物質によっては実質的に吸
収されない第2波長または波長範囲で試料を通して伝達
される前記光の吸光度を測定する手段(19)と、光の
吸光度の前記測定値に基づいて、前記物質の濃度を決定
する手段(36)とを少なくとも含み、 前記光源から放射された光の強さの変動に関する補正を
行うために、 前記波長の各々における前記試料を通過されていない前
記光源からの光の強さを前記吸光度の測定と同時に測定
する手段(26,33)と、 前記光の強さの測定値に基づいて、光源から放射された
光の強さの前記変動に起因する誤差に関して前記決定さ
れた濃度を修正する手段(36’)とをさらに含む、物
質濃度を決定する装置。 - 【請求項14】 請求項13に記載の装置であって、約
220nm〜約320nmの範囲から選ばれた前記第1
波長または波長範囲(単数または複数)、ならびに約3
85nm以上の第2波長または波長範囲(単数または複
数)を含む光を光源(11)が放射する、物質濃度を決
定する装置。 - 【請求項15】 請求項12に記載の装置であって、光
源(11)が低圧水銀ランプである、物質濃度を決定す
る装置。 - 【請求項16】 妨害材料が存在する状態で測定対象物
質を含有した流体媒体(40)中の、約220〜約32
0nmの範囲内の1以上の第1波長において紫外線を吸
収する物質の濃度を決定する請求項1に記載された装置
(10)であって、 a) 前記第1波長(単数または複数)、および約38
5nm以上の少なくとも1つの第2波長または波長範囲
(単数または複数)を含む光を放射する光源(11)、 b) 媒体(40)を横断する長さ(L)の監視通路、 c) 前記媒体(40)を通して、前記監視通路に沿っ
て光を導く手段、 d) 第1波長(単数または複数)において監視通路に
沿って伝達される紫外線の強さを測定するようになさ
れ、測定対象物質ならびに妨害材料を含有する液相また
は気相の媒体(40)の試料を通して伝達された前記第
1波長(単数または複数)の光の強さを示す第1の第1
検出出力信号(15)、および検出対象物質を全く含ま
ないか、実質的に少ししか含まない液相または気相の媒
体(40’)の基準試料を通して伝達された前記第1波
長(単数または複数)の光の強さを示す第2の第1検出
出力信号(15’)を与える少なくとも1つの第1検出
器(14)、 e) 第2波長(単数または複数)において監視通路に
沿って伝達される光の強さを測定するようになされ、測
定対象物質ならびに妨害材料を含有する流体媒体(4
0)の試料を通して伝達された前記第2波長(単数また
は複数)の光の強さを示す第1の第2検出出力信号(2
2)、および検出対象物質を全く含まないか、実質的に
少ししか含まない液相または気相の媒体(40’)の基
準試料を通して伝達された前記第2波長(単数または複
数)の光の強さを示す第2の第2検出出力信号(2
2’)を与える少なくとも1つの第2検出器(19)、
および f) ビール−ランベルトの方程式を適用することで出
力信号の相対値から紫外線吸収物質の決定濃度を導き出
す演算手段(36)を含んで成る、 前記光源から放射された光の強さの変動に関する補正を
行うために、 g) 第1検出器(単数または複数)による測定と同時
に、試料を通して伝達される前の第1波長(単数または
複数)の紫外線の強さを測定するように設計された少な
くとも1つの第3検出器(26)と、 h) 第2検出器(単数または複数)による測定と同時
に、試料を通して伝達される前の第2波長(単数または
複数)の光の強さを測定するように設計された少なくと
も1つの第4検出器(33)と、 i) 光源から放射された光の強さの前記変動に起因す
る誤差に関して前記決定濃度を修正する演算手段(3
6’)とをさらに含む、物質濃度を決定する装置。 - 【請求項17】 オゾン濃度を決定するための請求項1
6に記載の装置であって、監視通路の長さ(L)が0.
5〜5mmで、第1および第3検出器(14,26)が
254nmの紫外線を測定するようになされた、物質濃
度を決定する装置。 - 【請求項18】 気相媒体(40)における過酸化水素
濃度を決定するための請求項16に記載の装置であっ
て、監視通路の長さ(L)が10〜250mmで、第1
および第3検出器(14,26)が254nmの紫外線
を測定するようになされた、物質濃度を決定する装置。 - 【請求項19】 気相媒体(40)における過酸化水素
濃度を決定するための請求項16に記載の装置であっ
て、監視通路の長さ(L)が0.5〜5mmで、第1お
よび第3紫外線検出器(14,26)が313nmの紫
外線を測定するようになされた、物質濃度を決定する装
置。 - 【請求項20】 請求項13から請求項19までのいず
れか一項に記載の装置であって、殺菌液体媒体中の気泡
の量を減少させるデバイス(90)をさらに含む、物質
濃度を決定する装置。 - 【請求項21】 殺菌物質を含有する殺菌媒体によって
包装材料ないしパッケージを殺菌する段階、殺菌済みパ
ッケージに食料品を充填する段階、およびパッケージを
密封する段階を少なくとも含む、食料品をパッケージに
包装する方法であって、さらに殺菌媒体の試料中の殺菌
物質の濃度を決定する方法を含み、この濃度決定方法
は、 光源から放射された光を前記試料に通す段階と、 前記殺菌物質および妨害材料によって光が吸収される第
1波長または波長範囲、および前記妨害材料によって光
は吸収されるが、前記殺菌物質では実質的に吸収されな
い第2波長または波長範囲において、前記光の吸光度を
測定する段階と、 殺菌媒体中の前記妨害材料の存在に関して修正された、
要求されている前記殺菌物質の濃度決定値を前記測定値
から導き出す段階とを少なくとも含み、 前記光源から放射された光の強さの変動に関して補正す
るために、 前記吸光度の測定と同時に、前記波長(単数または複
数)の各々において殺菌媒体の前記試料を通過されてい
ない前記光源からの光の強さの測定が行われ、 前記物質の前記濃度の決定値が、前記光の強さの測定値
に基づいて、放射光の強さの前記変動に起因する誤差に
関して修正されるようになされる、食料品をパッケージ
に包装する方法。 - 【請求項22】 殺菌媒体(60)中の殺菌物質によっ
て包装材料または形成したパッケージを殺菌する手段、
パッケージに食料品(62)を充填する手段、およびパ
ッケージを密封する手段を少なくとも含む、パッケージ
に食料品を充填する構造(50;70;80)であっ
て、殺菌媒体(40;61)中に妨害材料が存在する状
態で殺菌物質の濃度を決定する装置(10)をさらに含
み、この濃度決定装置は、 光源(11)およびその光源からの光を前記殺菌媒体
(40)の試料に通して導く手段と、 前記殺菌物質によって光が吸収される第1波長または波
長範囲における前記光の吸光度を測定する手段(1
4)、および前記妨害材料によって光は吸収されるが、
前記殺菌物質では実質的に吸収されない第2波長または
波長範囲における吸光度を測定する手段(19)と、 吸光度の前記測定値に基づいて、前記物質濃度を決定す
る手段(36)とを少なくとも含み、 この装置は、前記光源からの放射光の強さの変動に関し
て補正するために、 前記吸光度の測定と同時に、前記波長の各々において、
前記光源からの前記試料を通過されなかった光の強さを
測定する手段(26,33)、および光の強さの前記測
定値に基づいて、光源からの放射光の強さの前記変動に
起因する誤差に関して前記決定値を修正する手段(3
6’)をさらに含む、パッケージに食料品を充填する構
造。
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