(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
食料品をパッケージに包装する方法であって、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、そして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方法を含み、この濃度決定方法が、
光源から放射し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と、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とにおいて、前記試料を通した光の強さをそれぞれ測定する段階と、
前記光源から放射した光を、前記殺菌物質を全く含まないか或いは実質的に少ししか含まない殺菌媒体の基準試料に通す段階と、
前記第１および第２波長または波長範囲のそれぞれにおいて、前記基準試料を通した光の強さを測定する段階と、
前記試料および基準試料を通した光の強さの測定に基づいて、前記第１波長または波長範囲における前記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第１の相対値と、前記第２波長または波長範囲における前記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第２の相対値とを求める段階と、
ビール−ランベルトの方程式により前記第１の相対値から前記殺菌物質の濃度を決定する段階と、
前記決定した殺菌物質の濃度値を前記第２の相対値によって修正して、前記殺菌媒体中の妨害材料による影響を排除する段階と、
前記試料および基準試料を通した光の強さを測定する段階とそれぞれ同時に、これら試料および基準試料を通していない前記光源からの光の強さを、前記第１および第２波長または波長範囲のそれぞれにおいて測定する段階と、
前記決定した殺菌物質の濃度値を、前記試料および基準試料を通していない光の強さの測定値に基づいて、前記光源から放射した光の強さの変動に起因する誤差に関して修正する段階とを有する、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記光源からの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、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、前記第１波長または波長範囲を約２２０ｎｍ〜約３２０ｎｍの範囲から選択する、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法であって、前記第２波長または波長範囲を約３８５ｎｍ以上の波長から選択する、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法であって、前記殺菌物質が、オゾンおよび過酸化水素を含む群から選ばれる、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法であって、前記殺菌媒体が水溶液の媒体である、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項７】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法であって、前記殺菌媒体が空気および水溶液の蒸気、或いは空気または水溶液の蒸気である、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項８】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法であって、前記殺菌物質が水溶液蒸気中の過酸化水素であり、前記第１波長が約３１３ｎｍ、前記第２波長が約４３６〜５４６ｎｍの範囲から選択される、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項９】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法であって、前記殺菌物質が気相媒体中の過酸化水素で、前記第１波長が約２５４ｎｍであり、前記光源からの光は前記殺菌媒体を通る監視通路に沿って導き、その監視通路の長さが２０〜２５０ｍｍである、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項１０】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法であって、前記殺菌物質がオゾンで、前記第１波長が約２５４ｎｍであり、前記光源からの光は前記殺菌媒体を通る監視通路に沿って導き、その監視通路の長さが０．５〜５ｍｍである、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項１１】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法であって、前記殺菌媒体が液体媒体であり、前記殺菌物質の濃度を決定する前に気泡をこの液体媒体から分離することで気泡の量を減少させる、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項１２】
パッケージに食料品を充填する装置であって、殺菌媒体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有し、さらに、殺菌媒体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を含み、この濃度決定装置は、
光源およびその光源からの光を前記殺菌媒体の試料に通して導く手段と、
前記殺菌物質および妨害物質によって光が吸収される第１波長または波長範囲と、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とにおいて、前記試料を通した光の強さをそれぞれ測定する検出手段と、
前記光源からの光を、前記殺菌物質を全く含まないか或いは実質的に少ししか含まない殺菌媒体の基準試料に通して導く手段と、
前記第１および第２波長または波長範囲において前記基準試料を通した光の強さをそれぞれ測定する検出手段と、
前記試料および基準試料を通した光の強さの測定とそれぞれ同時に、これら試料および基準試料を通していない前記光源からの光の強さを、前記第１および第２波長または波長範囲のそれぞれにおいて測定する検出手段と、
前記試料および基準試料の光の強さの測定に基づいて、前記第１波長または波長範囲における前記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第１の相対値と、前記第２波長または波長範囲における前記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第２の相対値とを求めて、ビール−ランベルトの方程式により前記第１の相対値から前記殺菌物質の濃度を決定する演算手段とを有し、
この演算手段は、前記決定した殺菌物質の濃度値を前記第２の相対値によって修正して、前記殺菌媒体中の妨害材料による影響を排除するとともに、前記決定した殺菌物質の濃度値を、前記試料および基準試料を通していない光の強さの測定値に基づいて、前記光源から放射した光の強さの変動に起因する誤差に関して修正する、食料品をパッケージに包装する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記光源は、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と、約３８５ｎｍ以上の第２波長または波長範囲とを含む光を放射する、食料品をパッケージに包装する装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の装置であって、前記光源が低圧水銀ランプである、食料品をパッケージに包装する装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置であって、前記殺菌媒体が流体媒体であり、前記殺菌物質が、約２２０〜約３２０ｎｍの範囲内の一つ以上の第１波長において紫外線を吸収する物質である装置において、
ａ）前記光源が、前記第１波長と、約３８５ｎｍ以上の少なくとも１つの第２波長または波長範囲とを含む光を放射し、
ｂ）前記光を試料に通して導く手段は、該試料を横断する長さの監視通路を有し、この監視通路に沿って光を導き、
ｃ）前記第１波長または波長範囲において前記試料の光の強さを測定する検出手段と前記基準試料の光の強さを測定する検出手段は、前記監視通路に沿って伝達される紫外線の強さを前記第１波長において測定するように配置された、少なくとも１つの第１検出器を有し、この第１検出器は、前記試料を通した第１波長の紫外線の強さを示す第１の第１検出器出力信号と、前記基準試料を通した第１波長の紫外線の強さを示す第２の第１検出器出力信号とを発生し、
ｄ）前記第２波長または波長範囲において前記試料の光の強さを測定する検出手段と前記基準試料の光の強さを測定する検出手段は、前記監視通路に沿って伝達される光の強さを前記第２波長または波長範囲において測定するように配置された、少なくとも１つの第２検出器を有し、この第２検出器は、前記試料を通した第２波長または波長範囲の光の強さを示す第１の第２検出器出力信号と、前記基準試料を通した第２波長または波長範囲の光の強さを示す第２の第２検出器出力信号とを発生し、
ｅ）前記試料および基準試料を通していない光の強さをそれぞれ測定する検出手段は、前記試料を通して伝達される前の前記第１波長の紫外線の強さを測定するように配置した少なくとも１つの第３検出器と、前記基準試料を通して伝達される前の光の強さを測定するように配置した少なくとも１つの第４検出器とを有し、
ｆ）前記演算手段は、前記第１および第２の第１検出器出力信号と、前記第１および第２の第２検出器出力信号を受けて、これらの検出器出力信号から前記第１と第２の相対値を求めるとともに、前記第３および第４検出器からの検出器出力信号に基づいて前記殺菌物質の濃度値を修正する、食料品をパッケージに包装する装置。
【請求項１６】
オゾン濃度を決定するための請求項１５に記載の装置であって、前記監視通路の長さが０．５〜５ｍｍであり、前記第１および第３検出器が２５４ｎｍの紫外線を測定する、食料品をパッケージに包装する装置。
【請求項１７】
気相媒体における過酸化水素濃度を決定するための請求項１５に記載の装置であって、前記監視通路の長さが１０〜２５０ｍｍであり、前記第１および第３検出器が２５４ｎｍの紫外線を測定する、食料品をパッケージに包装する装置。
【請求項１８】
気相媒体における過酸化水素濃度を決定するための請求項１５に記載の装置であって、前記監視通路の長さが０．５〜５ｍｍであり、前記第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、食料品をパッケージに包装する装置。
【請求項１９】
請求項１２から１６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をさらに含む、食料品をパッケージに包装する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。
【０００２】
本発明はまた、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この方法を実施するための装置に関する。
【０００３】
さらに本発明は、食料品をパッケージに包装する方法に関し、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。
【０００４】
【発明の背景】
食料品を包装する工程では、高品質で長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。
【０００５】
今日の食料品（「食料品」という用語はあ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。
【０００６】
これまでは、殺菌媒体、特に過酸化水素水の濃度は、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。
【０００７】
試料媒体中に存在する光吸収物質の定量分析を実施するには、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。
【０００８】
溶液または気体中に存在する物質のすべては、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。
【０００９】
一般に紫外線は約１０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲であり、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４００ｎｍ、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。
【００１０】
従来の光吸収、特に紫外線吸収による分析法によれば、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。
【数１】
log  Ｉ0／Ｉ  ＝  Ａ（＝吸光度）  ＝  εＬＣ
すなわち、
【数２】
Ｉ0／Ｉ  ＝  １０-εLC
ここで、Ｉ0およびＩは試料および基準試料をそれぞれ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。
【００１１】
例えば較正は、基準試料を通して伝達され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。
【００１２】
しかしながら、上述したような従来の光吸収による測定法は、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。
【００１３】
このような固体粒子は、包装材料の殺菌処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。
【００１４】
日本特許出願ＪＰ−Ａ−０１２４４３４１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。
【００１５】
第２の実施態様によれば、第１波長は２５４ｎｍであるのに対し、第２波長は４３６または５４６ｎｍ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。
【００１６】
しかしながら、２種波長による測定方法、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。
【００１７】
しかしながら日本特許出願ＪＰ−Ａ−０１２４４３４１においては、光の強さの変動量（deviation） 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。
【００１８】
しかしながらこれは正しくなく、精度が必要とされない場合、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。
【００１９】
吸収分光測光により液体または気体媒体中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。
【００２０】
さらに、包装材料の殺菌に使用されている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。
【００２１】
現在購入できる各種の器械は、我々の目的には精度が低すぎ、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。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
それ故に本発明の目的は、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。
【００２３】
本発明の目的は、測定媒体中の、また測定容器窓に付着する、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。
【００２４】
本発明のさらに他の目的は、水溶液の媒体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。
【００２５】
本発明の目的はまた、本発明による方法を実施する装置を提供することである。
【００２６】
特に、本発明の目的は、食料品の長期間の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。
【００２７】
さらに、本発明の目的は、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。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
これらの目的は、本発明により請求項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。
【００２９】
本発明による方法の好ましい有利な実施態様は、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。
【００３０】
請求項２に記載されるように、紫外線スペクトルから第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。
【００３１】
第１波長（単数または複数）は約２２０ｎｍ〜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２５４ｎｍ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。
【００３２】
したがって第２波長（単数または複数）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４３６ｎｍおよび（または）約５４６ｎｍから選ばれるのが好ましい。
【００３３】
請求項５で定められた好ましい方法によれば、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。
【００３４】
上述で説明したように較正測定は、基準試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。
【００３５】
この方法は、可視スペクトルの光を吸収し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。
【００３６】
食料品包装工業では、殺菌剤は水、湿分および（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。
【００３７】
請求項９の実施態様によれば、殺菌剤として過酸化水素を含有した水溶液の殺菌媒体が約３１３ｎｍ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。
【００３８】
オゾンや気相の過酸化水素の光吸収測定を行うには、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。
【００３９】
高温液体の殺菌媒体が使用されるならば、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。
【数３】
１／Ｃ  ＝αｅ-1/T
ここで、αは線形定数である。
【００４０】
さらに、水溶液の過酸化水素の場合は約７０゜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。
【００４１】
本発明の他の概念によれば、請求項１３に特定されるように、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。
【００４２】
本発明による装置の好ましい且つ有利な実施態様は、請求項１４〜請求項２０に記載された特徴を与えられる。
【００４３】
上述で説明され、請求項１４〜請求項１５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。
【００４４】
請求項１６は本発明による好ましい装置を定めており、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。
【００４５】
オゾンの濃度を決定する場合には、請求項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。
【００４６】
気相の媒体中の過酸化水素の濃度を決定する場合には、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。
【００４７】
水溶液の媒体中の過酸化水素の濃度を決定する場合には、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。
【００４８】
例えば約３５重量％の過酸化水素の水溶液が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。
【００４９】
また、約３５重量％の過酸化水素の水溶液のように、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。
【００５０】
本発明の他の概念によれば、食料品を包装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。
【００５１】
本発明のさらに他の概念によれば、請求項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。
【００５２】
本発明による濃度を監視する方法および装置は、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。
【００５３】
本発明による方法および装置のさらに他の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。
【００５４】
本発明は１つの装置を特に参照して以下に説明されるが、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。
【００５５】
【発明の実施の形態】
紫外線スペクトルの広帯域で光を吸収するが、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。
【００５６】
適当な波長の光を与えるために、１以上の光源（１１）が設けられる。
【００５７】
本発明による好ましい光源は、短い紫外線スペクトル波長の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。
【００５８】
他の波長の光に関しては、この分野で周知の他の光源を使用できる。
【００５９】
光源は現在購入できる低圧水銀ランプとさ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。
【００６０】
測定する気体すなわち流体の媒体を収容す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（１２’）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。
【００６１】
気体の殺菌媒体を使用する包装充填機械では、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（１２’）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。
【００６２】
試料媒体（４０）、すなわち殺菌媒体、または殺菌物質（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。
【００６３】
媒体は、本発明による光吸収の測定値に悪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。
【００６４】
試料媒体を通る測定セルまたは監視通路の長さ（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。
【００６５】
監視通路（Ｌ）は光源が配置される第１端部と、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。
【００６６】
したがって、試料媒体を通して伝達された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。
【００６７】
試料を通して伝達される光を選ばれた所定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。
【００６８】
第２検出器（１９）は、可視スペクトルの所定第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。
【００６９】
光源（単数または複数）から放射された光はこのようにして、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。
【００７０】
したがってビームスプリッタ（１６）は光ビームを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（１９）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。
【００７１】
したがって、長さ（Ｌ）の監視通路に沿っ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。
【００７２】
アナログ検出出力信号（１５，２２）はデ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。
【００７３】
コンピュータ手段における計算は以下の計画にしたがって実行されるのが好ましい。
【００７４】
１）  従来より以下のビール−ランベルトの方程式によって濃度が決定される。
【数４】
Ｃ  ＝  １／εＬ  ＊  log（ＩUV(0)／ＩUV）
ここでＩUV(0)は基準試料、すなわち媒体（４０’）を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。
【００７５】
２）  しかしながら、本発明によれば伝達された光の強さは、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。
【００７６】
したがって、
【数５】
Ｃ  ＝  １／εＬ  ＊  log（（ＩUV(0)／ＩUV）（Ｉvis／Ｉvis(0)））
すなわち
【数６】
Ｃ  ＝  １／εＬ  ＊  log（Ｉvis／ＩUV）−  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。
【００７７】
３）  本発明によれば、ランプから放射さ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。
【００７８】
４）  したがって比（ＩUV(0)／ＩUV）は比（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２９’）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。
【００７９】
或る目的に関しては、光源から放射され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。
【００８０】
５）  それ故に、測定における精度向上のために、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（Ｉvisref(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。
【００８１】
６）  したがって濃度は以下のようにして計算できる。
【数７】
Ｃ＝１／εＬ＊ log（（ＩUV(0)／ＩUV）（Ｉvis／Ｉvis(0)）
＊（ＩUVref／ＩUVref(0)）（Ｉvisref(0)／Ｉvisref））
すなわち
【数８】
Ｃ＝１／εＬ＊ log（（ＩUVref／ＩUV）（Ｉvis／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Ｉvisrefだけが連続して測定される必要がある。
【００８２】
この好ましい実施態様による濃度測定の精度は±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。
【００８３】
気相の殺菌媒体で殺菌する場合は、補償および計算は各種圧力および温度について行える。
【００８４】
同様に、殺菌媒体が液体である場合は、密度に対する媒体温度の影響は補償できる。
【００８５】
さらに、或る液体媒体の吸収係数は、与え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４５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。
【数９】
１／Ｃ  ＝  αｅ-1/T
ここでαは線形定数である。しかしながら２５４ｎｍの波長においてその効果は無視できるほどになる。
【００８６】
したがって、図１を参照すれば、この装置は第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（２３）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（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、この第３ビームスプリッタは第３光ビーム（２８）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（３５）（Ｉvisref(0)およびＩvisrefそれぞれに相当する）を与える。
【００８７】
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。
【００８８】
図２によれば、２つの光ビームが２つの別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。
【００８９】
図２において、光源（１１）、または場合によっては光源（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（１９）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。
【００９０】
本発明の好ましい実施態様によれば、この装置は第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。
【００９１】
上述したように何れの場合も、基準測定は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。
【００９２】
濃度測定の感応範囲は、試料の監視通路の長さ、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。
【００９３】
気相の媒体中の濃度が「インライン」、す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。
【００９４】
低濃度のオゾンまたは過酸化水素の測定には、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。
【００９５】
水溶液における高濃度の過酸化水素を測定するときだけ、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３１３ｎｍ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。
【００９６】
検出範囲が約０．０２〜約２重量％のよう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。
【００９７】
気相または水蒸気中の過酸化水素の約１７０ｍｇ／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。
【００９８】
約１６０ｍｇ／ｌまでの濃度の水溶液中のオゾンは、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。
【００９９】
高温または暖温の液体殺菌媒体が使用されるならば、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。
【数１０】
１／Ｃ  ＝  αｅ-1/T
ここでαは線形定数である。特に過酸化水素に関しては、この効果を考えねばならない。
【０１００】
図３および図４は、本発明による、現在購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６０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。
【０１０１】
しかしながら、長手方向密封ステーションに至る前に、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。
【０１０２】
乾燥した殺菌済み包装材料はその後筒体形成ステーション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。
【０１０３】
最終の折畳み段階では、密封の済んだパッ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。
【０１０４】
この機械の運転は制御パネル５７から調整され、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。
【０１０５】
殺菌媒体は機械内部に適当に配置されるよ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。
【０１０６】
本発明による殺菌媒体中の殺菌物質の濃度を決定する装置（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。
【０１０７】
図５は気相の殺菌媒体による殺菌を使用した包装充填機械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１０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。
【０１０８】
空気、または空気と水分との混合物ととも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。
【０１０９】
図６は気相の殺菌媒体による殺菌を使用した包装充填機械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。
【０１１０】
殺菌媒体はこの例では殺菌室８４で蒸発され、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。
【０１１１】
約３５重量％のＨ2Ｏ2以上であるような特に高濃度で、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。
【０１１２】
図７ｂは、気泡減少デバイスが濃度測定装置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１０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。
【０１１３】
したがって本発明は、食料品を引き続き充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。
【０１１４】
一方は紫外線範囲であるのが好ましく、他方は可視スペクトルの範囲（水銀ランプの場合は３８５ｎｍ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】光吸収物質の濃度を監視する本発明の好ましい実施態様による装置を概略的に示す概略図。
【図２】光吸収物質の濃度を監視する本発明の好ましい実施態様による代替装置を概略的に示す概略図。
【図３】現在市場にある液体食料品の充填包装に一般に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。
【図４】図３に示された包装機械の殺菌ユニットを非常に詳細に示す部分的斜視図。
【図５】濃度決定装置１０を含んで成る気相の殺菌媒体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。
【図６】濃度決定装置１０を含んで成る気相の殺菌媒体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。
【図７】殺菌液体中の気泡を減少または排除するための気泡減少デバイス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。
【符号の説明】
１０  濃度決定（測定）装置
１１，１１’  光源
１２  監視空間
１２’窓
１３，１８  光学フィルタ
１４  第１検出器
１５，１５’  第１検出出力信号
２２，２２’  第２検出出力信号
１６  ビームスプリッタ
１９  第２検出器
２０，２１光ビーム
２３  第２ビームスプリッタ
２４  第３検出手段
２５  第３光学フィルタ
２６  第３検出器
２７  主光ビーム
２８  第３光ビーム
２９，２９’  第３検出出力信号
３０  第３ビームスプリッタ
３１  第４検出手段
３２  第４光学フィルタ
３３  第３検出器
３４  第４光ビーム
３５  基準出力信号
３６  コンピュータ手段
４０  試料媒体
５１  ホルダー／フィーダー
５２  光学重ね継ぎステーション
５４  ローラー
５５  ノズル
５６  筒体成形ステーション
６０  殺菌ユニット
６１  殺菌液体
６２  充填パイプ
６４  測定セル
６５  ホースまたはパイプ
６６  調整弁
７０  包装充填機械
７１  光源
７２  測定セル
７３  検出器
７４  蒸発室
７５  連結パイプ
７６  殺菌室
８０  包装充填機械
８４  蒸発室
８５  連結パイプ
９０  気泡減少デバイス
９１  入口
９２，９３  出口
９４  殺菌液体
９５  入口
【図１】
0004034920.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004034920.tif 000007
【図７】
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