Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В ЕМКОСТИ (ВАРИАНТЫ) - Патент РФ 2125721
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В ЕМКОСТИ (ВАРИАНТЫ)
СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В ЕМКОСТИ (ВАРИАНТЫ)

СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В ЕМКОСТИ (ВАРИАНТЫ)

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к системе контроля емкостей для отбора проб и определения наличия остатков загрязнений в емкостях. Техническим результатом является обеспечение определения наличия или отсутствия широкого диапазона специфических веществ, например азотсодержащих соединений и углеводородов. Способ отбора пробы и определения наличия летучих веществ загрязнений в емкости содержит этапы: нагнетание сжатого воздуха в емкости для вытеснения по меньшей мере части их содержимого, извлечение с помощью откачивающего насоса пробы вытесненного содержимого емкости приложением к ней всасывания и анализ пробы для определения наличия или отсутствия в ней остатков загрязнений. 4 с. и 8 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2125721
Класс(ы) патента: G01N21/76, G01N35/02
Номер заявки: 94046340/25
Дата подачи заявки: 19.05.1993
Дата публикации: 27.01.1999
Заявитель(и): Кока-Кола Компани (US)
Автор(ы): Макдональд Стефен (US); Деннисон Даньел (US); Файн Дэвид (US); Раунбехлер Дэвид (US); Уэндел Грегори (US)
Патентообладатель(и): Кока-Кола Компани (US)
Описание изобретения: Изобретение относится к системе контроля емкости для отбора проб и определения наличия некоторых веществ, например остатков загрязнений в емкостях, например в стеклянных или пластмассовых бутылках. Более конкретно, настоящее изобретение относится к усовершенствованной системе для отбора проб и анализа и способу определения наличия остатков загрязнений в емкостях, например в бутылках для напитков, быстро перемещающихся вдоль конвейера мимо установки для контроля в системе для разбраковки емкостей.
Известен автоматический химический анализатор (ЕР, патент 0087028, кл. G 01 N 35/02, 31.08.83, 32 с.), являющийся прототипом, в котором описан способ отбора проб и определения наличия летучих веществ загрязнений в емкости, которая была прежде наполнена напитком и имеет отверстие, включающий извлечение с помощью откачивающего насоса пробы летучих веществ из емкости.
При производстве напитков продукты упаковывают в емкости, которые возвращают после использования, моют и наполняют вновь. Как правило, повторно наполняемые емкости, например бутылки для напитков, делают из стекла, которое может быть просто очищено. Такие емкости моют и затем контролируют на наличие инородного вещества.
Стеклянные емкости имеют тот недостаток, что они являются хрупкими и, будучи большого объема, обладают относительно большим весом. Соответственно, очень желательно использовать пластмассовые емкости, поскольку они менее хрупкие и легче стеклянных емкостей подобного объема. Однако пластмассовые материалы склонны поглощать множество органических соединений, которые позднее могут выделиться в продукт, вследствие этого потенциально вредно воздействуя на качество продукта, упакованного в емкость. Примерами таких органических соединений являются азотсодержащие соединения, например аммиак, органические азотные соединения и углеводороды, включающие в себя бензин и различные очищающие текущие среды.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработки такого способа отбора проб и определения наличия летучих веществ загрязнений в емкости, в котором отбор проб и определение наличия летучих веществ загрязнений в емкости осуществлялся бы таким образом, что обеспечивалось определение наличия или отсутствия широкого диапазона специфических веществ, например таких загрязнений, как азотсодержащие соединения и углеводороды, в емкостях, когда эти емкости быстро перемещают вдоль конвейера на пути к моечной машине или от нее или подобного устройства, отбор проб и анализ остатков в емкостях, когда емкости перемещаются вдоль конвейера без остановки их движения или любой задержки движения, чтобы можно было достигнуть высоких скоростей отбора проб, приблизительно 200-1000 бутылок в минуту, а также перемещающихся вдоль конвейера без контактирования контролируемой емкости с любым из механизмов для отбора проб и анализа и без физического введения каких-либо зондов или подобных приспособлений в емкости, и обеспечивалось обнаружение широкого диапазона загрязнений в емкостях для напитков с минимальным взаимным влиянием от летучих веществ остатков ингредиента напитка ("продукта") в емкостях.
Это достигается тем, что способ отбора проб и определения наличия летучих веществ некоторых загрязнений в емкости, которая была прежде наполнена напитком и имеет отверстие, включающий извлечение с помощью откачивающего насоса пробы летучих веществ из емкости, согласно изобретению содержит этапы: хранение указанной емкости, отверстие которой выполнено с возможностью закрывания крышкой, с удаленной крышкой в течение достаточного периода времени, чтобы позволить летучим веществам остатков испариться и выйти из указанной емкости, извлечение с помощью откачивающего насоса пробы летучих веществ, остающихся в емкости после истечения указанного достаточного периода времени, и анализ пробы, извлеченной с помощью откачивающего насоса, для определения наличия или отсутствия в ней некоторых загрязнений.
Указанный этап анализа может включать в себя этапы: перемешивания пробы с химическим реагентом, чтобы вызвать между ними химическое взаимодействие для генерирования хемилюминесценции реагентов, и анализ радиации, излучаемой хемилюминесценцией пробы и реагента, для определения наличия или отсутствия указанных летучих веществ некоторых загрязнений без взаимного влияния от хемилюминесценции летучих веществ напитка.
Желательно, чтобы этап анализа включал в себя этапы: фильтрации радиации, излучаемой хемилюминесценцией пробы, для обнаружения наличия радиации, имеющей длину волн выше приблизительно 0,19 мкм, и идентификации наличия или отсутствия указанных некоторых загрязнений из радиации, обнаруживаемой при характеристических длинах волн выше приблизительно 0,19 мкм.
Способ может включать дополнительный этап нагрева пробы до температуры приблизительно 400 - 1400oC перед указанным этапом перемешивания и чтобы указанным химическим реагентом являлся озон.
Достаточный период времени может составлять приблизительно 15 часов.
Это достигается также тем, что способ отбора проб и определения наличия летучих веществ некоторых загрязнений в емкости, которая была прежде наполнена напитком и имеет отверстие, включающий нагнетание текучей среды в отверстие емкости и извлечение с помощью откачивающего насоса пробы летучих веществ из емкости, отверстие которой открыто в течение достаточного периода времени, чтобы позволить летучим веществам остатков испариться и выйти из указанной емкости, нагнетание текучей среды в отверстие емкости после истечения указанного достаточного периода времени для вытеснения из нее по меньшей мере части летучих веществ, извлечение с помощью откачивающего насоса пробы летучих веществ, остающихся в емкости после истечения указанного достаточного периода времени, и анализ пробы, извлеченной с помощью откачивающего насоса, для определения наличия или отсутствия в ней некоторых загрязнений.
Указанный этап анализа может включать в себя этапы: перемешивания пробы с химическим реагентом, чтобы вызвать между ними химическое взаимодействие для генерирования хемилюминесценции реагентов, и анализ радиации, излучаемой хемилюминесценцией пробы и реагента, для определения наличия или отсутствия указанных летучих веществ некоторых загрязнений без взаимного влияния от хемилюминесценции летучих веществ напитка.
Желательно, чтобы этап анализа включал этапы: фильтрации радиации, излучаемой хемилюминесценцией пробы, для обнаружения наличия радиации, имеющей длину волн выше приблизительно 0,19 мкм, и идентификации наличия или отсутствия указанных некоторых загрязнений из радиации, обнаруживаемой при характеристических длинах волн выше приблизительно 0,19 мкм.
Способ может включать дополнительный этап нагрева пробы до температуры приблизительно 400 - 1400oC перед указанным этапом перемешивания и чтобы указанным химическим реагентом являлся озон.
Достаточный период времени может составлять приблизительно 15 часов.
Это достигается также и тем, что способ отбора проб и определения присутствия определенных веществ в емкости, которая была прежде наполнена напитком и имеет отверстие, согласно изобретению содержит этапы: хранение указанной емкости, отверстие которой выполнено с возможностью закрывания крышкой, с удаленной крышкой в течение времени, достаточного для испарения и удаления летучих веществ напитка из емкости, вытеснение части содержимого емкости для образования облака пробы в зонах снаружи емкости около ее отверстия, и анализ облака пробы в зонах снаружи емкости около ее отверстия, и анализ облака пробы для определения присутствия или отсутствия определенных веществ в нем.
Кроме того, это достигается также тем, что способ отбора проб и определения присутствия летучих определенных загрязнений в емкости, которая была прежде заполнена напитком и имеет отверстие, согласно изобретению содержит этапы: хранение указанной емкости, отверстие которой выполнено с возможностью закрывания крышкой, с удаленной крышкой в течение времени, достаточного для испарения и удаления летучих остатков напитка из емкости, извлечение для анализа пробы летучих веществ, остающихся в емкости после истечения указанного достаточного периода времени, без дополнительной предварительной обработки для удаления летучих остатков напитков, чтобы исключить взаимодействие остатков и определяемых загрязнений, и анализ извлеченной пробы для определения присутствия или отсутствия в ней определенных загрязнений.
Дополнительный объем применимости настоящего изобретения станет очевидным из приведенного ниже подробного описания. Однако необходимо понять, что подробное описание и конкретные примеры, показывающие предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения, приведены только для пояснения, поскольку для квалифицированного специалиста в этой области техники из подробного описания станут очевидными различные изменения и модификации в пределах сущности и объема настоящего изобретения.
Настоящее изобретение станет более понятным из приведенного ниже подробного описания и сопроводительных чертежей, приведенных только для иллюстрации и, таким образом, не ограничивающих настоящее изобретение, на которых:
фиг. 1 изображает принципиальную блок-схему системы настоящего изобретения для отбора проб и анализа остатков, иллюстрирующую множество емкостей, перемещающихся по порядку вдоль конвейерной системы через установку для контроля, отбраковочное устройство и моечную машину;
фиг. 2 - блок-схему, иллюстрирующую возможное исполнение системы по фиг. 1 в системе обнаружения, в которой обнаруживаемое загрязняющее вещество может быть азотсодержащим соединением;
фиг. 3 - график зависимости интенсивности сигнала от длины волны обнаруженной радиации, излучаемой хемилюминесценцией в анализаторе системы по фиг. 2.
На фиг. 1 иллюстрируется конвейер 10, перемещающийся в направлении стрелки A, имеющий множество незакупоренных, открытых сверху разнесенных емкостей С (например, пластмассовых бутылок для напитков объемом приблизительно 1500 см3), размещенных на нем для перемещения по порядку через установку 12 для контроля, отбраковочное устройство 28 и конвейер 32 к моечной машине. Содержимое емкостей С будет, как правило, включать в себя воздух, летучие вещества остатков загрязнений, если они имеются, и летучие вещества каких-либо продуктов, например напитков, которые были в емкостях. Инжектор 14 воздуха, который является источником сжатого воздуха, предусматривают с соплом 16, отнесенным на некоторое расстояние, но совмещенным с емкостью С в установке 12 для контроля. Это сопло 16 размещено вне емкостей и не контактирует с ними. Сопло 16 направляет сжатый воздух в емкости С для вытеснения по меньшей мере части содержимого емкости, чтобы вследствие этого выпустить облако пробы 18 к контролируемой наружной области емкости.
Объем нагнетаемого воздуха через сопло 16 в емкость С будет, как правило, составлять порядок приблизительно 10 см3 для скоростей бутылок приблизительно 200 - 1000 бутылок в минуту, скорость 400 бутылок в минуту является предпочтительной и совместимой с обычными скоростями наполнения бутылок для напитков. Требуемая скорость контроля может изменяться в зависимости от размера контролируемых и наполняемых бутылок.
Только приблизительно 10 см3 содержимого емкости будет вытеснено в области вне бутылки для образования облака пробы 18.
Также предусматривают пробоотборник откачивающего насоса 22, который может содержать вакуумный насос или подобное устройство, соединенный с трубопроводом для отбора проб или трубопроводом 20. Этот трубопровод устанавливают вблизи, а предпочтительно вниз по технологической цепочке (например, приблизительно 15 мм) от инжектора 14 воздуха так, чтобы имелась связь с текучей средой облака пробы 18, смежного с отверстием сверху емкости С.
Ни сопло 16, ни трубопровод 20 не контактируют с емкостями С в установке 12 для контроля, а оба отнесены на некоторое расстояние в положения вне емкостей в тесной близости к их отверстиям. Это выгодно в том отношении, что не требуется физического соединения с емкостями С или введения зондов в емкости, которые бы замедляли их быстрое перемещение вдоль конвейера 10 и таким образом замедляли скорости отбора проб. С помощью системы и способа настоящего изобретения возможны скорости высокоскоростного отбора пробы приблизительно от 200 до 1000 бутылок в минуту. Для достижения таких скоростей без остановки или замедления бутылок в установке для контроля конвейер 10 имеет предпочтительно непрерывный привод в движение.
Обводной трубопровод 24 предусматривают в связи с пробоотборником откачивающего насоса, так что заданная часть (предпочтительно приблизительно 90) пробы из облака 18, поступающая в трубопровод 20, может быть отведена через обводной трубопровод 24. Оставшаяся часть пробы проходит к анализатору 26 остатков, который определяет имеется ли какое-либо специфическое вещество, и затем выпускается. Одной целью отведения большей части пробы из облака 18 является уменьшение количества пробы, проходящего из пробоотборника откачивающего насоса 22 к анализатору 26 остатков, чтобы достигнуть высокой скорости анализа. Это делают, чтобы обеспечить легко контролируемые уровни контролируемых проб с помощью анализатора 26 остатков. Другой целью отведения части пробы является необходимость, по существу, удалить все облако пробы 18 с помощью откачивающего насоса 22 из области установки для контроля и отвести излишки через обводной трубопровод 24. В предпочтительном варианте воплощения лишняя часть пробы, проходящая через обводной трубопровод 24, возвращается к инжектору 14 воздуха для введения в последующие емкости, перемещающиеся вдоль конвейера 10, через сопло 16. Однако будет возможно также просто проложить вентиляционный обводной трубопровод 24 в атмосферу.
Микропроцессорный контроллер 34 предусматривают для управления работой инжектора 14 воздуха, пробоотборника откачивающего насоса 22, анализатора 26 остатков, отбраковочного устройства 28 и необязательного вентилятора 15. Датчик 17 емкости, включающий в себя расположенные бок о бок источник излучения и фотоприемник размещают напротив отражателя (не показано) через конвейер 10. Датчик 17 сообщает контроллеру 34, когда емкость достигает установки для контроля и резко прерывает луч излучения, отражаемый к фотоприемнику. Необязательный вентилятор 15 предусматривают, чтобы генерировать струю сжатого воздуха в направлении к облаку пробы 18 и предпочтительно в направлении перемещения емкостей С, чтобы помочь в удалении облака пробы 18 из окрестностей установки 12 для контроля после отбора пробы из каждой емкости С. Это очищает воздух в области установки для контроля так, чтобы не было удерживающих остатков из существующего облака пробы 18, которые могут загрязнить область установки для контроля, когда последующие емкости С достигнут установки для контроля для отбора проб. Таким образом, предотвращают перенос пробы между емкостями. Как схематически показано на фиг. 1, циклом работы вентилятора 15 управляют с помощью микропроцессора 34. Вентилятором 15 предпочтительно непрерывно управлять в течение всего времени управления остальной системой.
Отбраковочное устройство 28 принимает сигнал отбраковки из микропроцессорного контроллера 34, если анализатор 26 остатков определяет, что конкретная емкость С загрязнена остатками различных нежелательных типов. Отбраковочное устройство 28 отводит загрязненные отбракованные бутылки на конвейер 30 и позволяет проходить незагрязненным приемлемым бутылкам к моечной машине (не показано) на конвейере 32.
Альтернативным вариантом является размещение установки для контроля бутылок вниз по технологической цепочке моечной машины для бутылок в направлении движения конвейера или поместить дополнительную установку для контроля и систему для отбора проб и анализа остатков после моечной машины. Фактически может быть предпочтительным разместить установку для контроля и систему после моечной машины при контроле бутылок на некоторые загрязнения. Например, если загрязняющим веществом является углеводород, такой как бензин, который является нерастворимым в воде, проще обнаружить остатки углеводородов после того, как бутылки были помыты. Это справедливо, поскольку в течение процесса мойки, в котором бутылки нагревают и моют водой, водорастворимые химические летучие вещества десорбируют из бутылок путем их нагревания и затем растворяют в моющей воде. С другой стороны, некоторые углеводороды, не являющиеся растворимыми в воде, могут быть затем отобраны пробоотборником вниз по технологической цепочке от моечной машины для исключения растворенных, водорастворимых химических веществ. Следовательно, обнаружение таких углеводородов может быть выполнено без потенциального взаимного влияния с другими водорастворимыми химическими веществами, если бутылки проходят через моечную машину перед контролем.
На фиг. 2 иллюстрируется конкретный вариант воплощения системы обнаружения для использования с системой для отбора и анализа по фиг. 1, в которой подобные ссылочные номера указывают подобные детали. Как иллюстрируется, сопло 16 предусматривают для формирования струи сжатого воздуха, который проходит в контролируемую емкость (не показано). Воздух, проходящий через сопло 16, может быть нагретым или ненагретым, причем для некоторых случаев применения воздух выгодно нагревать. Рядом с соплом 16 расположен впускной трубопровод 20 отбора проб, включающий в себя фильтр 40 на его выходе для отфильтровывания из пробы частиц. Всасывание в трубопровод 20 обеспечивают со стороны всасывания насоса 82, соединенного через анализатор 26.
Часть пробы (например, 90 - 96% всего потока пробы, приблизительно 6000 см3 в минуту), как описано в связи с фиг. 1, отклоняют через обводной трубопровод 24 посредством соединения со стороной всасывания насоса 46. Насос 46 рециркулирует воздух через накопитель 48, нормально открытый контрольный клапан 50 сжатого воздуха и назад к выпускному соплу 16 сжатого воздуха. Регулятор 54 противодавления помогает регулировать давление струи сжатого воздуха через сопло 16 и отводит избыток воздуха к вытяжному трубопроводу 57. Клапан 50 управления струей сжатого воздуха принимает управляющие сигналы по линии 50A из микропроцессорного контроллера 34, как правило, для поддержания открытого состояния клапана для пропускания потока воздуха к соплу.
Электрическую мощность подают к насосу 46 по линии 46A, соединенной с выходом (автоматического) выключателя 76, который, в свою очередь, соединен с выходом фильтра 74 переменного тока и источником питания переменного тока PS.
Устройство 27 обнаружения в варианте воплощения, показанном на фиг. 2, является анализатором, который обнаруживает остатки выбранных соединений, например азотсодержащих соединений, в контролирующих емкостях с помощью метода хемилюминесценции. Этот тип устройства обнаружения является, как правило, известным и включает в себя камеру для перемешивания озона с окисью азота или с другими соединениями, которые взаимодействуют с озоном, чтобы позволить им взаимодействовать, пропускающий излучение элемент (с соответствующим фильтром) и устройство обнаружения излучения для обнаружения хемилюминесценции из продуктов реакции. Например, когда NO, получаемая из нагревания азотных соединений (например, аммиака) в присутствии окислителя (например, кислорода воздуха) химически взаимодействует с озоном в заданных длинах волн, например длинах волн в диапазоне приблизительно 0,6 - 2,8 мкм имеет место характеристическое световое излучение. Выбранные части этого излучения хемилюминесценции и его интенсивности могут быть обнаружены с помощью фотоэлектронных умножителей.
Соответственно в системе, показанной на фиг.2, в генератор 64 озона окружающий воздух втягивается через приток 60 и воздушный фильтр 62. Там озон генерируют с помощью электрического разряда в воздухе и выпускают через фильтр 66 озона и регулятор 68 потока в устройство 27 обнаружения, в котором он смешивается с пробами из емкостей, введенными через приточный трубопровод 20, фильтр 40, ограничитель 42 потока и преобразователь 54. Пробу из приточного трубопровода 20 пропускают через преобразователь 44, например электрически нагреваемую никелевую трубку, в которой температура повышается приблизительно до 800 - 900oC перед введением в устройство 27 обнаружения. Приемлемыми также могут быть температуры в диапазоне 400 - 1400oC. Когда азотсодержащие соединения, например аммиак, нагревают, таким образом получают NO (окись азота), и эту окись азота подают в камеру устройства 27 обнаружения. Соединения, отличающиеся от NO, которые могут вступать во взаимодействие с О3 и хемилюминесцировать, также могут быть произведены в преобразователе 44, например органические соединения, полученные при нагревании бензина или остатков очистителя.
Регулятор 70 температуры, электрическую мощность к которому подводят через трансформатор 72, используют для регулирования температуры преобразователя 44.
Пробы в устройстве 27 обнаружения после прохождения через его камеру выпускают через накопитель 85 и насос 82 в очиститель 56 озона и выход выпускного трубопровода 57, чтобы очистить устройство обнаружения от остатков для следующей пробы из следующей емкости, перемещающейся вдоль конвейера 10 на фиг. 1 (чтобы помочь очистке от каких-либо остатков облака пробы вблизи впускного трубопровода пробы 20, может быть, как показано выше, использован (необязательный) вентилятор, не показанный на фиг. 2). Выходные сигналы из устройства 27 обнаружения, относящиеся к результатам контроля, выводят через предусилитель 84 к микропроцессору 34, который соответствующим образом передает эту информацию в регистрирующее устройство 83. Регистрирующее устройство 83 предпочтительно является обычным ленточным регистрирующим устройством или подобным устройством, которое отображает амплитуду сигнала в зависимости от времени анализируемой пробы.
Микропроцессор 34 может быть запрограммирован, чтобы распознавать (как "всплеск" или обнаружение конкретных остатков) всплеск сигнала из фотоприемника устройства 27 обнаружения, который представлен в заданном интервале времени (на основе опознанного поступления емкости в установку для контроля) и наклон и амплитуда которого достигают заданных величин, которые поддерживаются после этого в течение заданного периода выдержки.
Микропроцессорный контроллер 34 также имеет выход к выталкивателю 28 бутылок для отбраковки загрязненных бутылок и отделения их от бутылок, направляющихся к моечной машине.
Клемму 86 калибровки предусматривают для анализатора остатков 26 для регулирования источника высокого напряжения 26A, связанного с устройством обнаружения. Предусматривают также входную клемму делителя мощности регистрирующего устройства 88, соединенную с микропроцессорным контроллером 34 для регулирования работы записывающего устройства. Устройство 27 обнаружения получает электрическую мощность от источника 26A высокого напряжения.
Дополнительные устройства для управления включают в себя панель 90 оператора, содержащую клавиатуру и дисплей, позволяющие оператору соответствующим образом управлять работой устройства 27 обнаружения.
Мощность постоянного тока прикладывают ко всем соответствующим компонентам через источник 78 питания постоянного тока, соединенный с выходом источника питания PS.
Необязательный аварийный сигнал 80A предусматривают для оповещения оператора о наличии загрязненной емкости. Аварийный сигнал 80A соединяют с выходом микропроцессорного контроллера 34 через выходную линию 80С управления. Сигнал 80В о неисправности также соединяют с микропроцессорным контроллером 34 для приема сигналов об отказе или неисправности, например, от мембранного переключателя 58 или вакуумного выключателя 87, когда давления находятся вне определенных заданных пределов.
Для гарантирования соответствующей работы системы могут быть предусмотрены другие защитные устройства, например вакуумметр 89 и регулятор 54 противодавления.
Большинство компонентов всей системы, показанной на фиг.2, предпочтительно заключают в защищающий от ржавения кожух 92 из нержавеющей стали. Кожух является охлаждаемым противоточным теплообменником 92, имеющим герметически разделяющиеся секции 91A и 91B, в которых противопоток воздуха обеспечивают с помощью соответствующих вентиляторов.
Как описано выше, систему по фиг. 2 в предпочтительном варианте воплощения используют для обнаружения наличия азотсодержащих соединений в пробе, например, из повторно наполняемой бутылки для напитков. Однако было бы желательным использовать систему по фиг. 2 для обнаружения возможно большего диапазона загрязнений, включающих в себя потенциальные загрязнения, которые бы хемилюминесцировали в области спектра радиации, который может перекрываться с хемилюминесценцией ингредиентов напитка (ниже "продукта"), который был упакован в бутылку для напитка.
Это осуществляют в соответствии с настоящим изобретением с помощью способа, частично иллюстрируемого на фиг. 3 и описываемого ниже.
Из фиг. 3, которая является графиком зависимости интенсивности сигнала радиации (ось ординат, в милливольтах) от длины волны (ось абсцисс, в микронах), излучаемой хемилюминесценцией, можно видеть, что радиация, излучаемая хемилюминесценцией азотсодержащих соединений (реакция NO + О3), находится в диапазоне приблизительно 0,6 - 2,8 мкм (почти инфракрасное излучение). Следовательно, при использовании системы по фиг.2 и ее устройства 27 обнаружения для обнаружения только азотсодержащих соединений используют фильтр с ограниченной полосой пропускания 100 для блокирования всей радиации хемилюминесценции пробы длин волн ниже приблизительно 1 мкм от достижения фотоумножительного детектора устройства 27 обнаружения. Это желательно, если обнаружение азотсодержащих соединений является первостепенной задачей, поскольку хемилюминесцентная радиация, излучаемая ниже 1 мкм (видимый свет, близкий к инфракрасному), потенциально излучаема остатками "продукта" в пробах, извлеченных с помощью откачивающего насоса из повторно наполняемых напитком бутылок. Следовательно, одномикронный фильтр с ограниченной полосой пропускания 100 исключает ложные сигналы отбраковки, которые могут быть вызваны высокими уровнями остатков "продукта" в контролируемой бутылке. Конечно, очень важно исключить или свести к минимуму ложные сигналы отбраковки для минимизации потери повторно наполняемых бутылок.
Однако открытием настоящего изобретения является то, что если бутылку для напитков хранят в незакрытом состоянии, то есть с незакрытой ее верхней частью, в течение достаточного времени для контроля с помощью системы по фиг. 2, летучие вещества остатков "продукта" достаточно рассеиваются из бутылки, так что не являются обнаруживаемыми при достаточных условиях, чтобы вызывать ложные сигналы отбраковки. То есть, если удаляют одномикронный фильтр 100 и заменяют кварцевым фильтром с ограниченной полосой пропускания, имеющим ограниченную полосу пропускания 0,19 мкм, летучие вещества "продукта", не будут существовать в достаточно больших количествах, чтобы генерировать сигналы отбраковки, если бутылки хранили незакрытыми в течение достаточного периода времени. Этот период времени будет изменяться для различных "продуктов". Однако период хранения, равный приблизительно 15 часам для незакрытой бутылки, давал хорошие результаты в проведенных испытаниях. Эти результаты сведены в таблицу для проб, извлеченных с помощью откачивающего насоса из бутылок для напитков, содержащих широкий диапазон загрязнений и остатки "продукта".
Столбец 1 таблицы в верхней части перечисляет "образцы", включающие в себя потенциальные загрязнения в бутылках для напитков, которые являются обнаруживаемыми с помощью способа и системы настоящего изобретения. Эти загрязнения являются обнаруживаемыми в дополнение к азотсодержащим соединениям. Обозначение "незакрытые" означает, что содержащие остатки бутылки хранили в течение указанного времени с незакрытым их верхним отверстием, отсутствие обозначений указывает на то, что загрязнения имелись в наличии и верхнее отверстие было открыто в течение только короткого времени перед испытанием.
"Образцы" в нижней части столбца 1 включают в себя примеры испытанных напитков и указания закрыты бутылки или незакрыты и, если незакрыты, это означает период хранения содержащей остатки бутылки с ее открытым отверстием в течение, например, 15 часов. Обозначение "закрытые" означает, что бутылка была испытана с имеющимися остатками напитка и верхнее отверстие было открыто в течение только короткого периода времени перед испытанием. "Свежие" означает, что бутылка была испытана вскоре после ее открывания и содержала свежий продукт в жидком виде, то есть, по существу, полную бутылку напитка, а не старый ферментированный продукт.
Столбец 2 таблицы показывает интенсивность в милливольтах сигналов, измеренных с помощью фотоэлектронного умножителя в устройстве 27 обнаружения с кварцевым фильтром 102 с ограниченной полосой пропускания 0,19 мкм у входного окна фотоэлектронного умножителя 104. Можно видеть, что сигналы значительно различаемых уровней существуют для этих загрязнений для закрытых или незакрытых бутылок для напитков.
Данные, приведенные в столбце 2, показывают также, что для "незакрытых" бутылок для напитков, хранимых в течение 15 часов, летучие вещества "продуктов" являются необнаруживаемыми (0 милливольт) с помощью фотоэлектронного умножителя 104.
Столбец 4 таблицы показывает результаты испытания системы, включающей в себя одномикронной фильтр 100, и уровни обнаруживаемых сигналов в милливольтах для различных загрязнений или продуктов столбца 1. Можно видеть, что, по существу, все полезные данные сигналов, относящиеся к загрязнениям в таблице, теряются при использовании одномикронного фильтра 100.
Столбец 3 таблицы показывает результаты, полученные с фильтром 106 с ограниченной полосой пропускания 0,4 мкм, установленным на входе фотоэлектронного умножителя 104 вместо любого из фильтров 100 или 102. Можно видеть, что при использовании фильтра 106 с ограниченной полосой пропускания 0,4 мкм обнаруживаемыми являются некоторые полезные данные загрязнений.
Следовательно, открытие настоящего изобретения, что хранение бутылок для напитков в незакрытом состоянии устраняет возможность формирования ложных сигналов отбраковки от летучих веществ "продукта", является самым значительным и полезным открытием. То есть способ настоящего изобретения, который заключает в себе концепцию хранения незакрытых бутылок для напитков в течение достаточного времени, чтобы позволить рассеяться летучим веществам "продукта", позволяет обнаружение широкого диапазона других загрязнений, например тех, которые перечислены в вышеуказанной таблице, в дополнение к загрязнениям, включающим в себя азотсодержащие соединения.
Очевидно, что описанное таким образом изобретение может быть изменено множеством различных способов. Например, могут быть приемлемыми другие виды высокоскоростных анализаторов, например электронозахватные детекторы или фотоионизационные детекторы, вместо хемилюминесцентного анализатора, описанного со ссылкой на фиг. 2.
Проба, втянутая в трубопровод 20, может быть также разделена на два или более потоков и введена в множество анализаторов 26. Следовательно, каждый анализатор 26 может быть использован для обнаружения различных типов загрязняющих веществ.
Кроме того, контролируемые материалы не ограничиваются веществами в емкостях. Например, способ и система настоящего изобретения может быть использована для обнаружения летучих веществ адсорбированных нарезанными полосками или хлопьями смолы или пластмассовым сырьем, рециклируемыми для производства новых пластмассовых бутылок для напитков. Это нарезанное или в виде хлопьев пластмассовое сырье может быть непосредственно помещено на ленту конвейера 10 и пропущено через установку 12 для контроля, показанную на фиг. 1, или пластмассовое сырье может быть помещено в корзины, ведра или другие типы контейнеров, размещаемые на конвейере и контролируемые партиями.
Другими контролируемыми бутылками могут быть новые бутылки, которые никогда не наполнялись напитком. Таким образом, новые бутылки могут быть контролированы на излишнее содержание кислых альдегидов, которые могут быть сопродуктами производственного процесса.
Такие изменения не должны рассматриваться как отклонение от существа и объема настоящего изобретения и все такие модификации, как будет очевидно квалифицированному специалисту в этой области техники, будут включены в объем следующей формулы изобретения.
Надписи к фиг. 1:
12 - установка для контроля,
14 - инжектор воздуха,
15 - вентилятор,
22 - пробоотборник откачивающего насоса,
24 - обводной трубопровод,
25 - воздушный фильтр,
26 - анализатор остатков,
28 - отбраковочное устройство,
34 - микропроцессорный контроллер,
35 - отбракованные бутылки,
36 - к моечной машине,
37 - сигнал отбраковки.
Надписи к фиг. 2:
24 - обводной воздушный трубопровод,
16 - струя сжатого воздуха,
42 - проба,
44 - преобразователь,
17 - индикатор положения бутылки,
57 - выпускной трубопровод,
60 - окружающий воздух,
62 - фильтр воздуха,
65 - вентиляционная труба кожура,
64 - генератор озона,
66 - фильтр озона,
PS - выход источника питания,
74 - дроссельный сетевой фильтр переменного тока,
76 - индикатор силового выключателя,
70 - регулятор температуры,
80A - (красного цвета) - аварийный сигнал,
80B - (янтарного цвета) - сигнал о неисправности,
81 - индикатор мощности,
78 - источник питания постоянного тока,
89 - вакуумметр,
87 - выключатель вакуума,
101 - вакуумный фильтр,
68 - регулятор потока,
27 - устройство обнаружения,
84 - предусилитель,
26A - источник высокого напряжения,
86 - клемма калибровки,
88 - клемма делителя мощности регистрирующего устройства,
34 - микропроцессорный контроллер,
83 - клемма регистрирующего устройства (1 - аналоговый сигнал, 2 - импульс бутылки),
28 - клемма выталкивателя бутылок,
29 - клемма аварийного сигнала,
90 - панель оператора (дисплей, клавиатура),
85 - накопитель,
82 - откачивающий насос отбора пробы,
56 - очиститель озона,
54 - давление воздуха (противодавление),
50 - регулирование струи сжатого воздуха,
58 - мембранный переключатель,
46 - воздушный насос,
38 - положение бутылки.
Формула изобретения: 1. Способ отбора проб и определения наличия летучих веществ некоторых загрязнений в емкости, которая была прежде наполнена напитком и имеет отверстие, включающий извлечение с помощью откачивающего насоса пробы летучих веществ из емкости, отличающийся тем, что содержит этапы: хранение указанной емкости, отверстие которой выполнено с возможностью закрывания крышкой, с удаленной крышкой в течение достаточного периода времени, чтобы позволить летучим веществом остатков испариться и выйти из указанной емкости; извлечение с помощью откачивающего насоса пробы летучих веществ, остающихся в емкости после истечения указанного достаточного периода времени; и анализ пробы, извлеченной с помощью откачивающего насоса, для определения наличия или отсутствия в ней некоторых загрязнений.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный этап анализа может включать в себя этапы: перемешивание пробы с химическим реагентом, чтобы вызвать между ними химическое взаимодействие для генерирования хемилюминисценции реагентов; и анализ радиации, излучаемой хемилюминисценцией пробы и реагента, для определения наличия или отсутствия указанных летучих веществ некоторых загрязнений без взаимного влияния от хемилюминисценции летучих веществ напитка.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что этап анализа может включать в себя этапы: фильтрации радиации, излучаемой хемилюминисценцией пробы, для обнаружения наличия радиации, имеющей длину волн выше приблизительно 0,19 микрон; и идентификации наличия или отсутствия указанных некоторых загрязнений из радиации, обнаруживаемой при характеристических длинах волн выше приблизительно 0,19 мкм.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что включает в себя дополнительный этап нагрева пробы до приблизительно 400 - 1400oC перед указанным этапом перемешивания и тем, что указанным химическим реагентом являлся озон.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный достаточный период времени составляет приблизительно 15 ч.
6. Способ отбора проб и определения наличия летучих веществ некоторых загрязнений в емкости, которая была прежде наполнена напитком и имеет отверстие, включающий нагнетание текучей среды в отверстие емкости и извлечение с помощью откачивающего насоса пробы летучих веществ из емкости, отличающийся тем, что содержит этапы: хранение указанной емкости, отверстие которой выполнено с возможностью закрывания крышкой, с удаленной крышкой в течение достаточного периода времени, чтобы позволить летучим веществам остатков испариться и выйти из указанной емкости; нагнетание текущей среды в отверстие емкости осуществляют после истечения указанного достаточного периода времени для вытеснения из нее по меньшей мере части летучих веществ; извлечение с помощью откачивающего насоса пробы летучих веществ, остающихся в емкости после истечения указанного достаточного периода времени; и анализ пробы, извлеченной с помощью откачивающего насоса, для определения наличия или отсутствия в ней некоторых загрязнений.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что указанный этап анализа может включать в себя этапы: перемешивание пробы с химическим реагентом, чтобы вызвать между ними химическое взаимодействие для генерирования хемилюминисценции реагентов; и анализ радиации, излучаемой хемилюминисценцией пробы и реагента, для определения наличия или отсутствия указанных летучих веществ некоторых загрязнений без взаимного влияния от хемилюминисценции летучих веществ напитка.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что указанный этап анализа включает в себя этапы: фильтрации радиации, излучаемой хемилюминисценцией пробы, для обнаружения наличия радиации, имеющей длину волн выше приблизительно 0,19 мкм; и идентификации наличия или отсутствия указанных некоторых загрязнений из радиации, обнаруживаемой при характеристических длинах волн выше приблизительно 0,19 мкм.
9. Способ по п.7, отличающийся тем, что включает в себя дополнительный этап нагрева пробы до приблизительно 400 - 1400oC перед указанным этапом перемешивания и тем, что указанным химическим реагентом является озон.
10. Способ по п.6, отличающийся тем, что указанный достаточный период времени составляет приблизительно 15 ч.
11. Способ отбора проб и определения присутствия определенных веществ в емкости, которая была прежде наполнена напитком и имеет отверстие, отличающийся тем, что содержит этапы: хранение указанной емкости, отверстие которой выполнено с возможностью закрывания крышкой, с удаленной крышкой в течение времени, достаточного для испарения и удаления летучих веществ напитка из емкости; вытеснение части содержимого емкости для образования облака пробы в зонах снаружи емкости около ее отверстия; и анализ облака пробы для определения присутствия или отсутствия определенных веществ в нем.
12. Способ отбора проб и определения присутствия летучих определенных загрязнений в емкости, которая была прежде заполнена напитком и имеет отверстие, отличающийся тем, что содержит этапы: хранение указанной емкости, отверстие которой выполнено с возможностью закрывания крышкой, с удаленной крышкой в течение времени, достаточного для испарения и удаления летучих остатков напитка из емкости; извлечение для анализа пробы летучих веществ, остающихся в емкости после истечения указанного достаточного периода времени, без дополнительной предварительной обработки для удаления летучих остатков напитков, чтобы исключить взаимодействие остатков и определяемых загрязнений; и анализ извлеченной пробы для определения присутствия или отсутствия в ней определенных загрязнений.