NL2011388C2 - Inrichting voor het optisch bepalen van de concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster. - Google Patents

Inrichting voor het optisch bepalen van de concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster. Download PDF

Info

Publication number
NL2011388C2
NL2011388C2 NL2011388A NL2011388A NL2011388C2 NL 2011388 C2 NL2011388 C2 NL 2011388C2 NL 2011388 A NL2011388 A NL 2011388A NL 2011388 A NL2011388 A NL 2011388A NL 2011388 C2 NL2011388 C2 NL 2011388C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
alcohol
liquid sample
concentration
light
carbohydrates
Prior art date
Application number
NL2011388A
Other languages
English (en)
Inventor
Geert Hubert Willem Levels
Emile Thomas Martinus Johannes Martynowicz
Original Assignee
Haffmans Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Haffmans Bv filed Critical Haffmans Bv
Priority to NL2011388A priority Critical patent/NL2011388C2/nl
Priority to EP14182829.3A priority patent/EP2846161B1/en
Priority to US14/476,990 priority patent/US10132787B2/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2011388C2 publication Critical patent/NL2011388C2/nl

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02—Food
    • G01N33/14—Beverages
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G01N21/3151—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths using two sources of radiation of different wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02—Food
    • G01N33/14—Beverages
    • G01N33/146—Beverages containing alcohol
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • G01J3/427—Dual wavelengths spectrometry
    • G01J2003/4275—Polarised dual wavelength spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/031—Multipass arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0332—Cuvette constructions with temperature control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/062—LED's
    • G01N2201/0624—Compensating variation in output of LED source

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het optisch bepalen van de concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster.
BESCHRIJVING
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting en een werkwijze voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster.
Om eigenschappen zoals alcohol concentraties (en in het bijzonder ethanol) te bepalen in consumptieve vloeistoffen waaronder, maar niet beperkt tot, bier, wijn of sterke drank, maar ook frisdrank, alcohol arm of alcohol vrij bier bijvoorbeeld, is het bekend om gebruik te maken van optische meetinrichtingen. Naast alcohol is het veelal gewenst om ook de concentratie van andere bestanddelen van de vloeistof te bepalen. In het bijzonder wordt veelal de concentratie koolhydraten in bier wijn, sterke dranken of andere bovengenoemde dranken bepaald. Deze koolhydraten, ook suikers of sachariden genoemd, zijn een bepaald type verbindingen van koolstof-, waterstof-, en zuurstofatomen, waarbij de waterstof en zuurstofatomen in een verhouding 2:1 voorkomen, met de algemene formule Cn(H20)m. Tot de familie van koolhydraten of suikers kunnen onder andere monosachariden, disachariden en polysachariden gerekend worden. Voorbeelden hiervan zijn glucose (C6H1206), maltose (Ci2H220n), dextrine (C6H10O5)n, fructose, sucrose etc. Daar waar in deze aanvrage over koolhydraten of suikers wordt gesproken, wordt dan ook verwezen naar bovengenoemde definitie.
Een voorbeeld van een inrichting die geschikt is voor het bepalen van een alcohol concentratie is bijvoorbeeld bekend uit EP1965193A1. Hierin wordt gebruik gemaakt van een spectrometer voor het bepalen van de lichtabsorptie bij specifieke golflengtes. Aan de hand van deze lichtadsorptie kan vervolgens bepaald worden wat de concentratie alcohol is die in het monster aanwezig is.
Met behulp van een lichtbron wordt een vloeistofmonster belicht en met behulp van een opnemer wordt de ontvangen lichtintensiteit vastgesteld. Doordat verschillende bestanddelen van de te testen vloeistoffen bij verschillende golflengtes een verschillende absorptie bezitten kan aan de hand van de opgenomen lichtintensiteit bepaald worden welke concentratie van de bestanddelen in de vloeistoffen aanwezig is.
De voorgenoemde inrichting omvat een lichtbron en een opnemer die ingericht zijn om op ten minste twee golflengtes de lichtintensiteit te meten. Aangezien de lichtabsorptie van water en alcohol, en in het bijzonder ethanol, op de eerste golflengte nagenoeg niet van elkaar verschillen maar op de tweede golflengte wel, kan aan de hand van dit verschil de concentratie alcohol uit de verhouding worden opgemaakt. Het nadeel is echter, dat er sprake is van één opnemer welke ingericht moet zijn om op twee golflengtes licht in te vangen. Zodoende kan er geen sprake zijn van het gelijktijdig meten op de verschillende golflengtes. Er wordt dan ook expliciet gerefereerd aan het achtereenvolgend meten op de verschillende golflengtes.
Om dit probleem te ondervangen zou gebruik gemaakt kunnen worden van meerdere opnemers. Echter, in het geval dat er gebruik wordt gemaakt van meerdere opnemers, dan dient het licht op een of andere wijze gescheiden te worden om te kunnen meten op een eerste en tweede golflengte. Veelal zijn dergelijke meetinrichtingen derhalve voorzien van een monochromator of soortgelijke omvangrijke diffractie elementen.
Dienovereenkomstig is een doel van de uitvinding te voorzien in een inrichting waarmee nauwkeurig en op eenvoudige wijze de hoeveelheid alcohol en de hoeveelheid suikers in een vloeistof gemeten kan worden.
Het voorgenoemde doel wordt bereikt door in een eerste uitvoeringsvorm te voorzien in een inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster welke omvat: ten minste een eerste en tweede lichtbron welke ingericht zijn voor het belichten van het vloeistofmonster in een golflengtebereik dat gelegen is tussen 750nm en 1000nm; een spectrometer welke ingericht is voor het bepalen van een eerste en tweede lichtintensiteit door het opnemen van het licht van de eerste en tweede lichtbronnen; een verwerkingseenheid welke met de spectrometer verbonden is en ingericht is voor het bepalen van een absorptiewaarde van het vloeistofmonster uit een vergelijking van de eerste en tweede lichtintensiteit met een referentiewaarde; waarbij de verwerkingseenheid verder ingericht is om de alcohol concentratie te berekenen uit de verhouding van de absorptie bij een golflengte korter dan 900nm en het golflengtebereik tussen 900nm en 920nm en om de koolhydraten concentratie te berekenen uit de verhouding van de absorptie in het golflengtebereik tussen 750nm en 900nm en bij een golflengte langer dan 900nm, en waarbij de inrichting verder ten minste twee polarisatiefilters omvat voor het filteren van het licht van de eerste lichtbron, waarbij het eerste polarisatiefilter opgenomen is tussen de eerste lichtbron en het vloeistofmonster, en het tweede polarisatiefilter tussen het vloeistofmonster en de spectrometer.
De voorgenoemde inrichting is geschikt voor het bepalen van de ontvangen lichtintensiteit welke door de eerste en tweede lichtbron door het vloeistofmonster worden uitgestraald. Vervolgens kan aan de hand van de ontvangen intensiteit de absorptie van het licht worden vastgesteld, welke daar omgekeerd evenredig aan is. Verrassend genoeg is gebleken, dat uit de verhouding tussen de absorptie bij een golflengte korter dan 900 nanometer, nm, en de golflengte in het bereik tussen 900nm en 920nm de concentratie alcohol met hoge nauwkeurigheid kan worden afgeleid. Overeenkomstig kan met hoge nauwkeurigheid de concentratie koolhydraten in het vloeistofmonster worden afgeleid uit de verhouding tussen de absorptie bij een golflengte langer dan 900nm en de golflengte in het bereik tussen 750nm en 900nm.
Uit de stand van de techniek is het bekend om met behulp van twee golflengtes, bijvoorbeeld met lichtbundels, de concentratie alcohol te bepalen. Echter, een dergelijke inrichting dient voorzien te zijn van een monochromator of ander diffractie element om onderscheid te kunnen maken tussen de lichtbundels dan wel lichtbronnen. De inrichting volgens een eerste uitvoeringsvorm omvat daartoe echter polarisatiefilters die in één van de lichtbundels opgenomen is. Daarmee kunnen de lichtbundels worden gefilterd en derhalve onderling van elkaar worden onderscheiden. Zodoende is een inrichting volgens een dergelijke uitvoeringsvorm niet alleen in staat om op nauwkeurige wijze de concentraties alcohol en koolhydraten te bepalen maar wordt dit daarnaast op eenvoudige en compacte wijze gerealiseerd.
De inrichting volgens de uitvinding is ingericht om concentraties alcohol en koolhydraten te bepalen. In dit kader wordt onder alcohol ook verschillende vormen van alcohol bedoeld zoals in het bijzonder ethanol welke in consumptieve vloeistoffen aanwezig is. Overeenkomstig worden met koolhydraten die koolhydraten bedoeld die onder de familiebenaming van koolhydraten, ook wel suikers of sachariden genoemd, in dergelijke vloeistoffen voor kunnen komen. In het bijzonder kan dit een of meer zijn van glucose (06Η1206), maltose (C12H22O11), dextrine (C6H10O5)n, fructose, sucrose, etc. Meer in het algemeen is de meetinrichting ingericht om concentraties te bepalen van alcohol zoals ethanol in combinatie met extract omvattende koolhydraten zoals glucose, maltose, dextrine, fructose, sucrose, etc. Echter, in het geval van bijvoorbeeld alcohol vrij bier of frisdrank, kan het afdoende zijn om enkel de koolhydraten concentratie te meten, of om vast te stellen dat de alcoholconcentratie nul is.
In een specifieke uitvoeringsvorm van de inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster zijn de eerste en tweede polarisatiefilters onderling in een hoek opgesteld die gelegen is tussen de 10 en 170 graden, en in het bijzonder in een hoek tussen de 30 en 150 graden, meer in het bijzonder in een hoek tussen 30 en 130 graden.
De twee lichtbronnen kunnen overeenkomstig een uitvoeringsvorm in een hoek van minder dan 180 graden ten opzichte van elkaar zijn uitgelijnd. Het licht dat door de lichtbronnen wordt uitgestraald kan derhalve naar een spiegelend oppervlak worden gericht dat zich tegenover de kamer voor het vloeistofmonster bevindt. Aldaar wordt het gespiegeld naar de ingangsopening van de spectrometer gericht. Hoe dichter de lichtbronnen bij de spectrometer geplaatst zijn, hoe groter de onderlinge hoek. In een gunstige uitvoering is deze hoek gelegen tussen de 10 tot 170 graden, 20 tot 160 graden, 30 tot 150 graden, 40 tot 140 graden, 50 tot 130 graden, 60 tot 120 graden, 70 tot 110 graden, 80 tot 100 graden of ongeveer 90 graden. In een configuratie waarin de lichtbronnen aan de zijde van de vloeistofkamer voor het vloeistofmonster tegenover de spectrometer zijn aangebracht is de hoek kleiner omdat daarmee het licht zonder gespiegeld te worden direct naar de ingangsopening van de spectrometer wordt gefocusseerd.
In een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting voor het optisch bepalen van de concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster is de verwerkingseenheid ingericht om uit een veelheid referentie metingen een lineaire vergelijking op te stellen en uit de lineaire vergelijking de koolhydraten en alcohol concentratie te berekenen.
De verwerkingseenheid, ook wel rekeneenheid, of meer in het algemeen elektronica genoemd, kan in een voorbeeld ingericht zijn om voorafgaand aan het meten van het vloeistofmonster een of bij voorkeur meerdere referentiemetingen uit te voeren. Deze metingen worden verricht door het meten van een waterspectrum (referentie) bij diverse temperaturen (T) en het meten van een productspectrum (adsorptie) en temperatuur van een bekend, door het laboratorium bepaald, alcoholpercentage. Het absorptiespectrum wordt vervolgens bepaald uit de verhouding van het productspectrum en het waterspectrum, volgens de formule -10log (productspectrum(T)/waterspectrum(T))
Middels een rekenmodel binnen een bepaald golflengtebereik wordt vervolgens de absorptiewaarde bepaalt welke gekoppeld wordt aan de bekende alcoholwaarde die eerder uitgevoerd zijn op de bekende productspectrums. Deze voorgaande stappen worden herhaald voor een veelheid van alcoholconcentraties, waaruit vervolgens (middels interpolatie) een vergelijking wordt opgesteld. De absorptiewaarde, die verkregen wordt door metingen aan het vloeistofmonster, wordt ingevoerd in deze (lineaire) vergelijking om daaruit concentraties alcohol en koolhydraten (suikers) te bepalen.
Voorafgaand aan de voorgenoemde stappen kan in een uitvoering de inrichting, en in het bijzonder de verwerkingseenheid, ingericht zijn om een achtergrond (background) spectrum meting uit te voeren. Dit vindt plaats in het donker waarbij de lichtbronnen uitgeschakeld zijn. Vervolgens wordt in een volgende stap de elektronische ruis in het spectrum gemeten. Hierna worden de eerder beschreven stappen uitgevoerd van de verschillende water en referentie productspectrum metingen.
In een andere uitvoeringsvorm van de inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster omvat de inrichting verder een reflecterend oppervlak voor het reflecteren van het licht van de eerste en tweede lichtbron naar de spectrometer.
Het gebruik van een reflecterend oppervlak dat tegenover de meetkamer ofwel de vloeistofkamer gelegen is alwaar het vloeistofmonster is opgenomen, heeft als voordeel dat de lichtbronnen en de lichtopnemer, c.q. de spectrometer, in één en dezelfde behuizing kunnen worden opgenomen. Hetgeen de omvang van, en complexiteit van de inrichting ten goede komt.
In een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster omvat de inrichting verder een eerste en tweede lenselement voor het focusseren van het licht van de eerste en tweede lichtbron naar de spectrometer.
Aangezien het licht van de lichtbronnen niet direct een puntvormige lichtbron hoeft te verschaffen kan in een lenselement worden voorzien. Niet-puntvormige dan wel parallelle lichtbundels zoals diffuse lichtbundels kunnen hiermee via het spiegelend oppervlak naar de ingangsopening van de spectrometer gefocusseerd worden.
In een volgende uitvoeringsvorm van de inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster omvat de inrichting verder een venster voor het afsluiten van de inrichting voor het vloeistofmonster, waarbij het venster in het bijzonder ingericht is om enkel licht door te laten in het golflengtebereik tussen de 750nm en 1000nm.
Om er voor te zorgen dat het licht dat door de lichtbronnen buiten de meetkamer verschaft wordt deze meetkamer ook kan bereiken wordt de meetinrichting afgesloten door een licht doorlatend venster. Dit venster scheidt de inrichting van de meetkamer. Aangezien het werkzame licht in het golflengte bereik valt tussen de 750nm en 1000nm kunnen in een uitvoering de lichtbronnen ingericht zijn om in dit golflengtebereik licht te verschaffen, of kan in een alternatief het venster als een filter werken om licht buiten dit bereik te blokkeren.
In een alternatieve uitvoeringsvorm van de inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster omvat de inrichting verder een temperatuursensor voor het bepalen van de temperatuur van het vloeistofmonster.
Om constante betrouwbare meetwaardes te waarborgen is in een voorbeeld de inrichting voorzien van een temperatuursensor, om de temperatuur van het vloeistofmonster vast te kunnen stellen. Indien de gemeten temperatuur buiten een bepaald bereik valt, kan de inrichting dit signaleren, waarmee de betrouwbaarheid van de dan gegenereerde concentraties bepaald kan worden. In een verdere uitvoering kan de inrichting voorzien zijn van een temperatuursensor om de temperatuur van de lichtbron te meten. Aangezien voor veel lichtbronnen, zoals LEDs, geldt dat het licht dat gegenereerd wordt afhankelijk is van de temperatuur, is het gewenst om de temperatuur te kunnen vaststellen.
De inrichting is in beginsel ingericht om operationeel te zijn bij een bepaalde temperatuur van de lichtbron. Te behoeve van de nauwkeurigheid van de inrichting kan met een temperatuursensor vastgesteld worden of deze gewenste temperatuur ook bereikt is. In een verdere uitvoering kan de lichtbron voorzien zijn van een temperatuurmeting zoals een Peltier-element, om de temperatuur te waarborgen.
In een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster omvat de inrichting verder temperatuurregelmiddelen voor het op een constante vooraf bepaalde temperatuur behouden van het vloeistofmonster.
Aangezien de meetopstelling geijkt kan zijn voor een bepaalde temperatuur van het vloeistofmonster, kan het monster in een voorbeeld opgewarmd of respectievelijk afgekoeld worden wanneer de sensor constateert dat deze niet de juiste temperatuur bezit ten einde een betrouwbare meting te waarborgen.
In een volgende uitvoeringsvorm van de inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een omvat ten minste één van de eerste lichtbron, tweede lichtbron en spectrometer een monochromator. met behulp van een monochromator kan het licht van met meerdere golflengtes gefilterd worden om zodoende meting van de absorptie, c.q. de lichtintensiteit van een deel daarvan mogelijk te maken door enkel licht door te laten van een bepaalde golflengte.
In een specifieke uitvoeringsvorm van de inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster is het vloeistofmonster een monster van één van de vloeistoffen uit de groep bestaande uit: bier, wijn, sterke dranken, en non-alcoholische dranken alcohol vrij bier en frisdrank.
Voorbeelden van vloeistoffen waarvoor de meetinrichting geschikt is zijn onder andere maar niet beperkt tot, bier, wijn, en sterke (gedestilleerde) dranken, van andere alcohol houdende dranken kan de inrichting echter ook de alcohol en koolhydraten concentratie bepalen. Voorbeelden daarvan zijn alcohol arm bier, en alcohol vrij bier. De inrichting is echter, in alle uitvoeringsvormen, ingericht om concentraties in alcohol vrije dranken te meten, zoals bijvoorbeeld frisdranken en alcohol vrije bier. De inrichting is ingericht om alcohol concentraties te meten, echter soms is het niet nodig deze waarde te weten, bijvoorbeeld in het geval van frisdrank. In het geval van alcohol vrij bier kan het, bijvoorbeeld vanuit geloofsovertuiging, gewenst zijn om vast te stellen dat de concentratie alcohol nul of nihil is. Derhalve is de inrichting in alle uitvoeringsvormen ingericht voor het bepalen van de concentraties koolhydraten en alcohol, maar is deze in een praktische uitvoering ook geschikt voor het enkel bepalen van de concentratie koolhydraten dan wel om (in combinatie daarmee) vast te stellen dat er geen alcohol in een bepaald monster aanwezig is.
In een tweede voorbeeld wordt voorzien in een werkwijze voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster, omvattende de stappen van: het met ten minste een eerste en een tweede lichtbron belichten van het vloeistofmonster, welke lichtbronnen zijn ingericht voor het afwisselend belichten van het vloeistofmonster in een golflengtebereik dat gelegen is tussen 750nm en 1000nm; het met een spectrometer bepalen van een eerste en tweede lichtintensiteit door het opnemen van het licht van de eerste en tweede lichtbronnen; het met een verwerkingseenheid bepalen van een absorptiewaarde van het vloeistofmonster uit een vergelijking van de eerste en tweede lichtintensiteit met een referentiewaarde; het met de verwerkingseenheid berekenen van de alcohol concentratie uit de verhouding van de absorptie in het golflengtebereik kleiner dan 900nm en het golflengtebereik tussen 900 en 920nm en om de koolhydraten concentratie te berekenen uit de verhouding van de absorptie tussen 750nm en 900nm en de absorptie groter dan 900nm.
De uitvinding zal verder in meer detail beschreven worden onder gebruikmaking van een figuur welke figuur toont in:
Figuur 1, een schematisch aanzicht van een meetinrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.
In Figuur 1 wordt een meetinrichting getoond voor het meten van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster 3. Daarbij wordt gebruik gemaakt van licht om de respectievelijke concentraties vast te stellen.
De inrichting is uitgevoerd met een spiegelend vlak 1 dat als voordeel heeft dat het licht dat door de lichtbronnen 7, 10 verschaft wordt, via dit spiegelend vlak gereflecteerd wordt en naar de ingang van de spectrometer 11 gericht wordt. Zodoende zijn alle elementen op het spiegelend vlak 1 na, in één behuizing 12 ondergebracht.
De getoonde uitvoering is weergegeven met twee lichtbronnen 7, 10. Dit kunnen er in een andere uitvoering ook meer zijn. In het bijzonder zijn de lichtbronnen 7, 10 Licht Emitterende Diodes, LEDs daar deze het voordeel hebben dat ze beter schikt zijn om licht van een bepaalde golflengte of golflengtebereik te produceren, ze energie zuiniger zijn en een geschiktere lichtbundel kunnen verschaffen in tegenstelling tot bijvoorbeeld gasontladingslampen. Verschillende vormen en uitvoeringen LEDs kunnen gebruikt worden zolang ze ingericht zijn om tenminste licht in het bereik van 750nm tot 1000nm te verschaffen, en dit kunnen niet-monochromatische LEDs zijn, monochromatische of een veelheid monochromatische LEDs met verschillende golflengtes. Het moge voor de vakman duidelijk zijn welke LEDs hiervoor geschikt zijn.
Daar de LEDs al enigszins gebundeld licht verschaffen kan de inrichting in beginsel ook werken zonder richtelementen. Echter, in een voorkeursuitvoering omvat de inrichting wel richtelementen. Voorbeelden van dergelijke richtelementen zijn paraboolreflectoren zoals aangeduid met referentienummers 6 en 9, of andere spiegels of lenzen. Hiermee kan het licht van de LEDs zodanig gericht worden dat een evenwijdige lichtbundel verschaft wordt. In een uitvoerig kunnen deze echter ook als diffractie-element dienst doen om zodoende meerdere golflengtes omvattend, c.q. niet-monochromatisch licht in verschillende golflengtes te scheiden en in afzonderlijke richtingen te doen schijnen. De LEDs kunnen voorzien zijn van actieve koeling welke door middel van een temperatuursensor 16, 17 zorgt dat de LED elementen op een constante temperatuur gehouden worden. Deze actieve koeling is bij voorkeur als Peltier-element uitgevoerd 15,18.
In het bijzonder is in Figuur 1 een tweetal polarisatiefilters 5, 8 weergegeven. Deze zorgen ervoor dat de inrichting op relatief eenvoudige wijze met één spectrometer voorzien kan worden en dat er geen extra elementen nodig zijn om afwisselend (in tijds-, dan wel frequentiedomein) licht op de spectrometer te doen laten schijnen. De lenzen maken onderscheiding van het licht uit de eerste en tweede lichtbron aan de spectrometer mogelijk.
Met de spectrometer 11 wordt de lichtintensiteit van het invallend licht uitgezet tegen een golflengte. Zodoende kan bepaald worden op welke golflengte de lichtintensiteit groter of kleiner is. De op de spectrometer aangesloten regeleenheid 13, in de vorm van elektronica een microprocessor of andere rekeneenheid kan de absorptie van het licht tegen de golflengte worden uitgezet door deze te vergelijken met een referentiewaarde. Voorafgaand daaraan wordt nog een zogenoemde donker meting uitgevoerd daarbij in het donker op de ingesteld temperatuur de elektronische ruis in het spectrum gemeten wordt terwijl de LEDs geen licht verschaffen.
De voorbeelduitvoering van de meetinrichting zoals in de Figuur 1 weergegeven omvat verder nog een temperatuursensor 14. Met deze sensor kan de temperatuur in de meetkamer (productleiding) 2 van het daarin aanwezige vloeistofmonster worden vastgesteld. Indien deze buiten een vooraf bepaald meetbereik valt, dient hier ten minste rekening mee gehouden te worden bij het presenteren door de inrichting van de respectievelijke concentraties alcohol en koolhydraten. De inrichting geeft de meest nauwkeurige concentratiebepalingen af bij een geijkte monstertemperatuur.
Het vloeistofmonster, zijnde bier, wijn, sterke dranken, of een andere voorgenoemde drank, kan statisch bemonsterd worden. Echter, in een alternatieve voorkeur uitvoeringsvorm kan het vloeistofmonster ook door de meetkamer heen geleid worden, dit in de vorm van de in Figuur 1 weergegeven productleiding 2. De inrichting is voor beide uitvoeringen geschikt en de laatstgenoemde maakt de inrichting in het bijzonder geschikt om opgenomen te worden in een productielijn.
Op basis van de bovenstaande beschrijving kan de vakman tot verschillende aanpassingen, toevoegingen en alternatieven komen, welke aanpassingen, toevoegingen en alternatieven allen omvat worden door de beschermingsomvang van de navolgende conclusies.

Claims (13)

1. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster, welke inrichting omvat: ten minste een eerste en tweede lichtbron welke ingericht zijn voor het belichten van het vloeistofmonster in een golflengtebereik dat gelegen is tussen 750nm en 1000nm; een spectrometer welke ingericht is voor bepalen van een eerste en tweede lichtintensiteit door het opnemen van het licht van de eerste en tweede lichtbronnen; een verwerkingseenheid welke met de spectrometer verbonden is en ingericht is voor het bepalen van een absorptiewaarde van het vloeistofmonster uit een vergelijking van de eerste en tweede lichtintensiteit met een referentiewaarde; waarbij de verwerkingseenheid verder ingericht is om de alcohol concentratie te berekenen uit de verhouding van de absorptie bij een golflengte korter dan 900nm en het golflengtebereik tussen 900 en 920nm en om de koolhydraten concentratie te berekenen uit de verhouding van de absorptie in het golflengtebereik tussen 750nm en 900nm en bij een golflengte langer dan 900nm, met het kenmerk, dat de inrichting verder ten minste twee polarisatiefilters omvat voor het filteren van het licht van de eerste lichtbron, waarbij het eerste polarisatiefilter opgenomen is tussen de eerste lichtbron en het vloeistofmonster, en het tweede polarisatiefilter tussen het vloeistofmonster en de spectrometer.
2. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens conclusie 1, waarbij de eerste en tweede polarisatiefilters onderling in een hoek die gelegen is tussen de 10 en 170 graden zijn opgesteld, en in het bijzonder in een hoek tussen 30 en 150 graden, meer in het bijzonder in een hoek tussen 50 en 130 graden.
3. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de verwerkingseenheid ingericht is om uit een veelheid referentie metingen een lineaire vergelijking op te stellen en uit de lineaire vergelijking de koolhydraten en alcohol concentratie te berekenen.
4. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de inrichting verder een reflecterend oppervlak omvat voor het reflecteren van het licht van de eerste en tweede lichtbron naar de spectrometer.
5. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de inrichting verder een eerste en tweede lenselement omvat voor het focusseren van het licht van de eerste en tweede lichtbron naar de spectrometer.
6. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de inrichting verder een venster omvat voor het afsluiten van de inrichting voor het vloeistofmonster, waarbij het venster in het bijzonder ingericht is om enkel licht door te laten in het golflengtebereik tussen de 750nm en 1000nm.
7. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de inrichting verder een temperatuursensor omvat voor het bepalen van de temperatuur van het vloeistofmonster.
8. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de inrichting verder temperatuurregelmiddelen omvat voor het op een constante vooraf bepaalde temperatuur behouden van het vloeistofmonster.
9. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de spectrometer verder een monochromator omvat.
10. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de alcohol ethanol omvat.
11. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de koolhydraten uit een extract bestaan dat ten minste een of meer omvat van de groep glucose, maltose, dextrine, fructose, sucrose.
12. Inrichting voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het vloeistofmonster een monster betreft van één van de vloeistoffen uit de groep bestaande uit: bier, wijn, sterke dranken, alcohol arm bier, alcohol vrij bier, en frisdrank.
13. Werkwijze voor het optisch bepalen van een concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster, omvattende de stappen van: het met ten minste een eerste en een tweede lichtbron belichten van het vloeistofmonster, welke lichtbronnen zijn ingericht voor het afwisselend belichten van het vloeistofmonster in een golflengtebereik dat gelegen is tussen 750nm en 1000nm; het met een spectrometer bepalen van een eerste en tweede lichtintensiteit door het opnemen van het licht van de eerste en tweede lichtbronnen; het met een verwerkingseenheid bepalen van een absorptiewaarde van het vloeistofmonster uit een vergelijking van de eerste en tweede lichtintensiteit met een referentiewaarde; het met de verwerkingseenheid berekenen van de alcohol concentratie uit de verhouding van de absorptie in het golflengtebereik kleiner dan 900nm en het golflengtebereik tussen 900nm en 920nm en om de koolhydraten concentratie te berekenen uit de verhouding van de absorptie tussen 750nm en 900nm en de absorptie groter dan 900nm.
NL2011388A 2013-09-05 2013-09-05 Inrichting voor het optisch bepalen van de concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster. NL2011388C2 (nl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2011388A NL2011388C2 (nl) 2013-09-05 2013-09-05 Inrichting voor het optisch bepalen van de concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster.
EP14182829.3A EP2846161B1 (en) 2013-09-05 2014-08-29 Device and method for optically determining the concentration of alcohol and carbohydrates in a liquid sample
US14/476,990 US10132787B2 (en) 2013-09-05 2014-09-04 Device for optically determining the concentration of alcohol and carbohydrates in a liquid sample

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2011388A NL2011388C2 (nl) 2013-09-05 2013-09-05 Inrichting voor het optisch bepalen van de concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster.
NL2011388 2013-09-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2011388C2 true NL2011388C2 (nl) 2015-03-09

Family

ID=49817196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2011388A NL2011388C2 (nl) 2013-09-05 2013-09-05 Inrichting voor het optisch bepalen van de concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster.

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10132787B2 (nl)
EP (1) EP2846161B1 (nl)
NL (1) NL2011388C2 (nl)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11093869B2 (en) * 2014-02-13 2021-08-17 Brewmetrix Inc. Analytical system with iterative method of analyzing data in web-based data processor with results display designed for non-experts
US9396369B1 (en) 2015-02-03 2016-07-19 Apple Inc. Electronic tag transmissions corresponding to physical disturbance of tag
DE102016009636B4 (de) * 2016-08-10 2018-07-12 Qfood Gmbh Verfahren zum Überprüfen der Übereinstimmung einer Bierprobe mit einem Referenzbier
CN106970033A (zh) * 2017-03-21 2017-07-21 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种手持式真假酒光谱鉴别设备
DE102018216498A1 (de) * 2018-09-26 2020-03-26 Deere & Company Anordnung zur sensorischen Untersuchung einer fließfähigen Probe
CN109813674A (zh) * 2019-03-21 2019-05-28 云南师范大学 一种红外光谱酒精度监测探头
CN109975222B (zh) * 2019-04-17 2022-02-08 四川万江一泓环境科技有限责任公司 全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统
GB201910778D0 (en) * 2019-07-29 2019-09-11 Imp College Innovations Ltd Method and apparatus for monitoring production of a material in a liquid dispersion in real time
US11300447B2 (en) * 2020-07-22 2022-04-12 C Technologies Inc Light source for variable path length systems
US20220397458A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-15 Si-Ware Systems Mass screening biological detection solutions

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3724952A (en) * 1971-06-14 1973-04-03 C Vossberg Method for polarimetric analysis
DE4138419A1 (de) * 1991-11-25 1993-05-27 Krieg G Prof Dr Ing Verfahren und vorrichtung zur praezisen bestimmung der alkoholkonzentration in fluessigkeiten
US5239180A (en) * 1990-02-02 1993-08-24 Boston Advnaced Technologies, Inc. Laser systems for food analysis based on reflectance ratio detection
WO2004044558A2 (en) * 2002-11-14 2004-05-27 Foss Analytical A/S A method and apparatus for determining a property of a sample
EP1965193A1 (de) * 2007-03-01 2008-09-03 Anton Paar GmbH Verfahren zur Ermittlung des Alkoholgehaltes von Flüssigkeiten
US20080282779A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-20 Denso Corporation Fuel property detector

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZA964319B (en) * 1995-08-25 1997-02-24 Orbisphere Lab Spectroscopic method.
US5920393A (en) * 1995-11-22 1999-07-06 Kaplan; Milton R. Methods and apparatus for identifying and quantifying constituent compounds in a specimen using modulated polychromatic partially polarized light
US6119026A (en) * 1997-12-04 2000-09-12 Hewlett-Packard Company Radiation apparatus and method for analysis of analytes in sample
US6700661B1 (en) * 1999-10-14 2004-03-02 Cme Telemetrix, Inc. Method of optimizing wavelength calibration
US7147153B2 (en) * 2003-04-04 2006-12-12 Lumidigm, Inc. Multispectral biometric sensor
US7532325B2 (en) * 2003-09-23 2009-05-12 Research Foundation Of The City University Of New York Method and apparatus for the separation of fluoroscence and elastic scattering produced by broadband illumination using polarization discrimination techniques
US8026483B2 (en) * 2005-10-13 2011-09-27 Baylor University Spectroscopic determination of sucrose
US20080246955A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-09 Nippon Soken, Inc. Method of detecting alcohol concentration and alcohol concentration detecting apparatus
JP4553954B2 (ja) * 2008-04-25 2010-09-29 株式会社日本自動車部品総合研究所 血中成分濃度測定装置及び血中成分濃度測定方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3724952A (en) * 1971-06-14 1973-04-03 C Vossberg Method for polarimetric analysis
US5239180A (en) * 1990-02-02 1993-08-24 Boston Advnaced Technologies, Inc. Laser systems for food analysis based on reflectance ratio detection
DE4138419A1 (de) * 1991-11-25 1993-05-27 Krieg G Prof Dr Ing Verfahren und vorrichtung zur praezisen bestimmung der alkoholkonzentration in fluessigkeiten
WO2004044558A2 (en) * 2002-11-14 2004-05-27 Foss Analytical A/S A method and apparatus for determining a property of a sample
EP1965193A1 (de) * 2007-03-01 2008-09-03 Anton Paar GmbH Verfahren zur Ermittlung des Alkoholgehaltes von Flüssigkeiten
US20080282779A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-20 Denso Corporation Fuel property detector

Also Published As

Publication number Publication date
EP2846161B1 (en) 2022-10-19
US20150060674A1 (en) 2015-03-05
US10132787B2 (en) 2018-11-20
EP2846161A1 (en) 2015-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL2011388C2 (nl) Inrichting voor het optisch bepalen van de concentratie alcohol en koolhydraten in een vloeistofmonster.
US8988688B2 (en) Optical sensing devices and methods for detecting samples using the same
Morris Spectrophotometry
AU2006324129B2 (en) Apparatus and method for spectrophotometric analysis
US20210140876A1 (en) Unified detection system for fluorometry, luminometry and spectrometry
JP2008224240A (ja) 全反射減衰型光学プローブおよびそれを用いた水溶液分光測定装置
CN103676136A (zh) 分光装置、波长可变干涉滤波器、光学模块及电子设备
CN103439294B (zh) 角度调制与波长调制spr共用系统
US20070030482A1 (en) Spectrophotometer with adjustable light pathlength
CN106092968A (zh) 光学检测装置及方法
RU2291426C2 (ru) Способ определения точки исчезновения кристаллов нефтепродуктов и устройство для реализации этого способа
CN206177461U (zh) 一种小型拉曼光谱仪
JP2002350342A (ja) 表面状態測定方法及び装置
WO2013089633A1 (en) Method for exciting a sub-wavelength inclusion structure
JP4467933B2 (ja) 屈折計
Mutanen et al. Measurement of color, refractive index, and turbidity of red wines
CN112098371A (zh) 一种基于双波长差值的强度型SPRi传感系统及方法
Moreira et al. Exchangeable low cost polymer biosensor chip for surface plasmon resonance spectroscopy
EP3201605A1 (en) Laser beam stop elements and spectroscopy systems including the same
CN203405410U (zh) 角度调制与波长调制spr共用系统
JP4889772B2 (ja) 屈折計
WO2019045707A1 (en) UNIFIED SENSING SYSTEM FOR FLUOROMETRY, LUMINOMETRY AND SPECTROMETRY
Sarov et al. Integrated IR laser system for micro-fluidic detection and analysis
Arévalo et al. Bimodal Vibrational Spectroscopy for Simultaneously Operating Raman and FTIR
Suzuki Absolute Photoluminescence Quantum Yield of Phosphors