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DE102007027569B3 - A method for qualitatively classifying surfactant-containing compositions - Google Patents

A method for qualitatively classifying surfactant-containing compositions Download PDF

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DE102007027569B3
DE102007027569B3 DE200710027569 DE102007027569A DE102007027569B3 DE 102007027569 B3 DE102007027569 B3 DE 102007027569B3 DE 200710027569 DE200710027569 DE 200710027569 DE 102007027569 A DE102007027569 A DE 102007027569A DE 102007027569 B3 DE102007027569 B3 DE 102007027569B3
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surfactant
containing compositions
class
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detergent
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DE200710027569
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German (de)
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Michael A. Popp
Guenther Bonn
Christian W. Huck
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Bonn Guenther Karl At
Original Assignee
Bionorica SE
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Abstract

Das vorliegende Verfahren ermöglicht durch die Kombination geeigneter spektroskopischer Verfahren, wie der NIR-Spektroskopie, zum Erhalt analytischer Messwerte in der Form von Spektrenrohdaten und multivariater Verfahren zur numerisch-mathematischen Aufbereitung der Spektrenrohdaten und Korrelation der aufbereiteten Daten mit vorab kalibrierten Klassen eine qualitative Klassifizierung tensidhaltiger Zusammensetzungen bei geringem Kosten- und Zeitaufwand.The present method, by combining suitable spectroscopic techniques, such as NIR spectroscopy, to obtain analytical measurements in the form of raw spectral data and multivariate methods for numerically-mathematical processing of raw spectra data and correlating the processed data with pre-calibrated classes, enables qualitative classification of surfactant-containing compositions at low cost and time.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum qualitativen Klassifizieren tensidhaltiger Zusammensetzungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a method for qualitative classification surfactant-containing compositions according to the preamble of the claim 1.

Unter tensidhaltigen Zusammensetzungen sind insbesondere Wasch- und Reinigungsmittel zu verstehen, das heißt, jegliche Zusammensetzungen und Erzeugnisse, die zur Reinigung von Gegenständen oder Oberflächen bestimmt sind oder bestimmungsgemäß deren Reinigung unterstützen, aber auch Körperpflegeprodukte, das heißt, jegliche Zusammensetzungen und Erzeugnisse zur Reinigung des Körpers.Under Surfactant-containing compositions are in particular washing and cleaning agents to understand, that is, any compositions and products used for cleaning objects or surfaces are intended or intended to assist their cleaning, but also Personal care products, this means, any compositions and products for cleaning the body.

Sowohl für den Haushalts- als auch Industriebereich stehen eine Vielzahl tensidhaltiger Produkte zur Verfügung, wie beispielsweise Waschmittel, Weichspülmittel, Hand- und Maschinengeschirrspülmittel, Reinigungsmittel zum Reinigen von Oberflächen, Maschinen oder Fahrzeugen und Körperpflegeprodukte, wie beispielsweise Duschgele, Haarshampoos und Badezusätze.Either for the Household as well as industry are a variety of surfactant-containing Products available, such as detergents, fabric softeners, hand and machine dishwashing detergents, Cleaning agent for cleaning surfaces, machines or vehicles and personal care products, such as shower gels, hair shampoos and bath products.

So befanden sich laut Umweltbundesamt in Bezug auf Wasch- und Reinigungsmittel Ende 2000 insgesamt etwa 54.000 Produkte von rund 4.500 Firmen auf dem deutschen Markt. Im Jahr 1998 wurden mehr als eine Million Tonnen Wasch- und Reinigungsmittel in deutschen Haushalten verbraucht, darunter allein rund 800.000 Tonnen Haushaltswaschmittel.So according to the Federal Environment Agency were in terms of detergents and cleaners At the end of 2000, a total of around 54,000 products from around 4,500 companies were sold the German market. In 1998, more than one million tons Detergents and cleaners consumed in German households, including alone about 800,000 tons of household detergent.

Die einzelnen Produkte enthalten in der Regel eine Vielzahl an Komponenten, die je nach Einsatzzweck des Produkts aus einem umfangreichen Pool geeigneter Bestandteile ausgewählt werden.The individual products typically contain a variety of components, depending on the purpose of the product from an extensive pool selected suitable ingredients become.

So können in Waschmitteln unter anderem enthalten sein: Alkohole, Bitterstoffe, Bleichmittel (wie Perborat, Percarbonat oder Wasserstoffperoxid), Bleichaktivatoren (z. B. Tetraacetylethylendiamin (TAED)), Citrate, Duftstoffe/Parfümöle, Enzyme, Farbstoffe, Gleitmittel, Füllstoffe (meist Natriumsulfat), Konservierungsmittel/Biozide, Korro sionsinhibitoren, alkalische Mittel (wie Natriumcarbonat/Soda), optische Aufheller, Phosphate, Phosphonate, Polycarboxylate, Seifen, Silikate, Tenside (anionische, kationische, nichtionische und amphotere), Verfärbungsinhibitoren, Wäschesteifen und Zeolithe (zur Vermeidung von Kalkablagerungen).So can in detergents, among others: alcohols, bitter substances, Bleaching agents (such as perborate, percarbonate or hydrogen peroxide), Bleach activators (eg tetraacetylethylenediamine (TAED)), citrates, Fragrances / perfume oils, enzymes, dyes, Lubricants, fillers (usually sodium sulfate), preservatives / biocides, corrosion inhibitors, alkaline agents (such as sodium carbonate / soda), optical brighteners, Phosphates, phosphonates, polycarboxylates, soaps, silicates, surfactants (anionic, cationic, nonionic and amphoteric), discoloration inhibitors, wash strips and zeolites (to prevent limescale).

In Reinigungsmitteln können unter anderem enthalten sein: Abrasivstoffe, Adsorptionsmittel, Alkalien, Biozide, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Duftstoffe, Enzyme, Farbstoffe, Hypochlorit, Komplexbildner (z. B. Citrate, Phosphate, Phosphonate, Carboxylate, EDTA oder NTA), Konservierungsmittel, Lösemittel, Öle und Fette, Polymere, organische und anorganische Säuren und deren Salze, Tenside, Wachse und Weichmacher.In Cleaning agents can including: abrasives, adsorbents, Alkalis, biocides, chlorinated hydrocarbons, fragrances, enzymes, Dyes, hypochlorite, complexing agents (eg citrates, phosphates, Phosphonates, carboxylates, EDTA or NTA), preservatives, Solvents, oils and fats, Polymers, organic and inorganic acids and their salts, surfactants, Waxes and softeners.

Geordnet nach den Verbrauchsmengen sind die wichtigsten Inhaltsstoffe in Wasch- und Reinigungsmitteln: Tenside, Zeolithe, Natriumcarbonat (Soda), Natriumsulfat, Natriumperborat (Tetrahydrat), Natriumpercarbonat, Phosphate, Silikate, alkoholische Lösungsmittel, Polycarboxylate, Natriumcitrat, Tetraacetylethylendiamin (TAED), Enzyme, Duftstoffe, Phosphonate, Carboxymethylcellulose, Optische Aufheller, Polyvinylpyrrolidon (PVP), Nitrilotriessigsäure (NTA) (Quelle: Industrieverband Körperpflege und Waschmittel e. V. (IKW), September 2000).Orderly according to the consumption quantities are the most important ingredients in Detergents and cleaners: Surfactants, zeolites, sodium carbonate (soda), sodium sulfate, sodium perborate (Tetrahydrate), sodium percarbonate, phosphates, silicates, alcoholic Solvent, Polycarboxylates, sodium citrate, tetraacetylethylenediamine (TAED), Enzymes, fragrances, phosphonates, carboxymethylcellulose, optical brighteners, Polyvinylpyrrolidone (PVP), nitrilotriacetic acid (NTA) (Source: Industrieverband Body care and Detergent e. V. (IKW), September 2000).

Somit stellen bei den Wasch- und Reinigungsmitteln die Tenside und die sogenannten Builder (Gerüststoffe wie Zeolithe, Soda und in untergeordnetem Maße Phosphate) die mengenmäßig bedeutendsten Inhaltsstoffe dar.Consequently For detergents and cleaners, the surfactants and the so-called builders (builders such as zeolites, soda and, to a lesser extent, phosphates) the most quantitatively significant Ingredients.

In Körperpflegeprodukten können unter anderem enthalten sein: Abrasivstoffe, Adsorptionsmittel, Antioxidationsmittel, Chelatbildner, Duftstoffe, Emulgatoren, Farbstoffe, Filmbildner, Gelbildner, Konservierungsmittel, Lösemittel, Puffermittel, Schaumbildner und -regulatoren, Tenside, Viskositätsregulatoren und verschiedenste pflanzliche oder synthetische Wirkstoffe zur Reinigung und Pflege der mit dem Produkt zu behandelnden Bereiche wie Haut, Haare oder Zähne.In Personal care products can including: abrasives, adsorbents, Antioxidants, chelating agents, fragrances, emulsifiers, dyes, Film former, gelling agent, preservative, solvent, buffering agent, foaming agent and regulators, surfactants, viscosity regulators and various herbal or synthetic active ingredients for cleansing and care the areas to be treated with the product such as skin, hair or Teeth.

Bei der Herstellung derartiger tensidhaltiger Produkte besteht im Verlauf des Herstellungsprozesses von den Rohstoffen bis zum fertig abgepackten Produkt immer wieder die Notwendigkeit einzelne Chargen von Zwischen- oder Endprodukten in Hinblick auf Ihre Identität und/oder Qualität zu überprüfen.at the production of such surfactant-containing products is in the course the manufacturing process from the raw materials to the finished packaged product Again and again the need for individual batches of intermediate or Check final products for your identity and / or quality.

Aufgrund der Produktvielfalt ist dies meist mit sehr zeit- und kostenintensiven Analyseverfahren verbunden. In der Regel werden hierfür chromatographische und/oder spektroskopische Verfahren angewendet, wie Gaschromatographie, Flüssigchromatographie, Ionenchromatographie, Massenspektroskopie bzw. Absorptionsspektroskopie. Um einzelne Inhaltsstoffe zu identifizieren sind zur Abtrennung störender Komponenten darüber hinaus oft aufwändige Probenaufbereitungsschritte notwendig.by virtue of This product variety is usually very time-consuming and expensive Analytical methods connected. In general, this will be chromatographic and / or spectroscopic methods used, such as gas chromatography, liquid chromatography, Ion chromatography, mass spectroscopy or absorption spectroscopy. To identify individual ingredients are for separation disturbing Components about it In addition, often elaborate sample preparation steps necessary.

So wird in der DE 10 2004 009 306 A1 ein Verfahren zur Analyse von Tensiden mit Polyethylenglykolgruppen offenbart. Dazu wird das Tensid mit einem Strippgas behandelt und so eine Gasphase erzeugt, welche im Ausgangsmaterial enthaltene leicht flüchtige Verbindungen enthält, die dann in einer Gasmesszelle mittels Infrarotspektroskopie analysiert werden. Hiermit ist jedoch lediglich die Analyse von in Tensiden enthaltenen Verunreinigungen möglich.So will in the DE 10 2004 009 306 A1 discloses a method for the analysis of surfactants with polyethylene glycol groups. For this purpose, the surfactant is treated with a stripping gas to produce a gas phase which contains volatile compounds contained in the starting material, which are then analyzed in a gas measuring cell by means of infrared spectroscopy. But this is just the analysis of impurities contained in surfactants possible.

Demgegenüber beschreibt die DE 195 38 932 A1 einen faseroptischen Sensor zum Nachweis von Tensiden in Flüssigkeiten. Der Sensor wird von der zu messenden Flüssigkeit umgeben, so dass beim Einstrahlen von UV-Licht in den Sensor und der Anwesenheit von UV-absorbierenden Tensiden in der zu messenden Flüssigkeit das am anderen Ende des Sensors austretende Licht eine charakteristische Veränderung aufweist. Dadurch wird ein schnelles und kontinuierliches Messverfahren für UV-absorbierende Tensiden bereitgestellt.In contrast, the describes DE 195 38 932 A1 a fiber optic sensor for the detection of surfactants in liquids. The sensor is surrounded by the liquid to be measured so that upon irradiation of UV light into the sensor and the presence of UV absorbing surfactants in the liquid to be measured, the light emerging at the other end of the sensor has a characteristic change. This provides a fast and continuous measurement method for UV-absorbing surfactants.

Ein speziell auch bei der Tensidherstellung zur Gewährleistung der Produktqualität einsetzbares Gerät wird in der DE 199 45 392 A1 offenbart. Damit ist unter anderem die Bestimmung von Tensidkonzentrationen in wässrigen Lösungen möglich. Das in dem Gerät verwendete Messprinzip basiert darauf, dass bestimmte Farbstoffe ihre Fluoreszenzeigenschaften in Abhängigkeit von der Konzentration an Tensid in der wässrigen Lösungen ändern, so dass über die Messung der Fluoreszenz des Farbstoffes indirekt eine Aussage über die Konzentration an Tensid in der Lösung erhalten wird.A device which can also be used in surfactant production to ensure product quality is used in the DE 199 45 392 A1 disclosed. Thus, among other things, the determination of surfactant concentrations in aqueous solutions is possible. The measuring principle used in the device is based on the fact that certain dyes change their fluorescence properties as a function of the concentration of surfactant in the aqueous solutions, so that the measurement of the fluorescence of the dye indirectly gives an indication of the concentration of surfactant in the solution.

Dies erfordert je nach zu untersuchender Tensidart die Zugabe eines geeignet ausgewählten Farbstoffes zu der zu untersuchenden Probe.This Depending on the type of surfactant to be tested, the addition of a suitable selected dye to the sample to be examined.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines schnellen und zuverlässigen Verfahrens zur qualitativen Klassifizierung tensidhaltiger Zusammensetzungen. Diese qualitative Klassifizierung umfasst sowohl eine Identifizierung eines einzelnen Produkts als auch eine Überprüfung der Qualität des Produkts im Hinblick auf eine gleichbleibende Zusammensetzung. Unter Produkt sind hierbei sowohl Zwischen- als auch Endprodukte zu verstehen.task The present invention therefore provides a fast and reliable Process for the qualitative classification of surfactant-containing compositions. This qualitative classification includes both an identification of a individual product as well as a review of the quality of the product with regard to a consistent composition. Under product here are both intermediate and also to understand end products.

Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.The Task is solved by the characterizing features of claim 1.

Insbesondere umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum qualitativen Klassifizieren von tensidhaltigen Zusammensetzungen, die folgenden Schritte:

  • a) Bereitstellen einer Mehrzahl an Klassen tensidhaltiger Zusammensetzungen mit jeweils einer Mehrzahl an Kalibrierungs-Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen pro Klasse mit einer Mehrzahl bekannter Klasseneigenschaften;
  • b) Einstrahlen eines Messlichts aus einem vorgegebenen Wellenlängenbereich auf die Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen;
  • c) Erfassen des durch die Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen hindurch tretenden, reflektierten, reemittierten und/oder gestreuten Messlichts;
  • d) Bestimmen des wellenlängenabhängigen Verhältnisses von eingestrahltem zu erfasstem Messlicht (Spektrum) für jede Materialprobe der tensidhaltigen Zusammensetzungen einer Klasse;
  • e) numerisch-mathematische Aufbereitung der Spektrendaten der einzelnen Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen;
  • f) Korrelieren der Spektren einer Mehrzahl von Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen mit einer vorgegebenen Klasse der tensidhaltigen Zusammensetzungen;
  • g) Erstellen einer Datenbank aus den aufbereiteten Spektrendaten mit unterschiedlichen Klassen von tensidhaltigen Zusammensetzungen, basierend auf den gemes senen Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen der einzelnen Klassen zur Kalibrierung einer Klassenkorrelation;
  • h) wenigstens einmaliges Wiederholen der Schritte b) bis e) mit wenigstens einer Materialprobe einer tensidhaltigen Zusammensetzung mit wenigstens teilweise unbekannten Eigenschaften; und
  • i) Bestimmen der Klassen von tensidhaltigen Zusammensetzungen, zu welcher die unbekannte Materialprobe einer tensidhaltigen Zusammensetzung zuzuordnen ist, mittels einer Klassenkorrelation der gemessenen Spektren unter Verwendung der erstellten Kalibrierungsdatenbank aus Schritt g).
In particular, the method according to the invention for qualitatively classifying surfactant-containing compositions comprises the following steps:
  • a) providing a plurality of classes of surfactant-containing compositions each having a plurality of calibration material samples of the surfactant-containing compositions per class having a plurality of known class properties;
  • b) irradiating a measuring light from a predetermined wavelength range on the material samples of the surfactant-containing compositions;
  • c) detecting the reflected, re-emitted and / or scattered measuring light passing through the material samples of the surfactant-containing compositions;
  • d) determining the wavelength dependent ratio of irradiated to sensed measurement light (spectrum) for each material sample of the surfactant-containing compositions of a class;
  • e) numerical-mathematical preparation of the spectral data of the individual material samples of the surfactant-containing compositions;
  • f) correlating the spectra of a plurality of material samples of the surfactant-containing compositions with a predetermined class of the surfactant-containing compositions;
  • g) creating a database of the processed spectral data having different classes of surfactant-containing compositions based on the measured material samples of the surfactant-containing compositions of the individual classes for calibrating a class correlation;
  • h) at least one repetition of steps b) to e) with at least one material sample of a surfactant-containing composition having at least partially unknown properties; and
  • i) determining the classes of surfactant-containing compositions to which the unknown material sample is to be assigned to a surfactant-containing composition by means of a class correlation of the measured spectra using the created calibration database from step g).

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es durch die Kombination geeigneter spektroskopischer Verfahren zum Erhalt analytischer Messwerte in der Form von Spektrenrohdaten und multivariater Verfahren zur numerisch-mathematischen Aufbereitung der Spektrenrohdaten und Korrelation der aufbereiteten Daten mit vorab kalibrierten Klassen, erstmals möglich tensidhaltige Zusammensetzungen bei geringem Kosten- und Zeitaufwand qualitativ zu klassifizieren.With the method according to the invention it is through the combination of suitable spectroscopic methods to obtain analytical measurements in the form of raw spectral data and multivariate methods for the numerical-mathematical preparation of the Spectra raw data and correlation of the processed data with advance calibrated classes, possible for the first time surfactant-containing compositions at low cost and time to classify qualitatively.

Eine numerisch mathematische Aufarbeitung von Spektrendaten von Wein und Kaffee wird in der DE 101 24 917 A1 beschrieben. Hierbei wurde die Identifizierung der spektroskopisch untersuchten Getränke jedoch über die den Naturstoffen eigene, im Speziellen durch jahreszeitliche Schwankungen und durch Unterschiede hinsichtlich der Herkunft, Sorte, Verarbeitung und Lagerung bedingte Variationen in ihren Zusammensetzungen erreicht.A numerical mathematical processing of spectral data of wine and coffee is used in the DE 101 24 917 A1 described. However, the identification of the spectroscopically examined drinks was achieved by the variations in their compositions due to the natural substances, in particular seasonal variations and differences in origin, variety, processing and storage.

Unter dem Begriff „Klasse" wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eine Gruppe tensidhaltiger Zusammensetzungen mit definierten Eigenschaften, also Klasseneigenschaften, verstanden. Dabei kann eine Klasse auch so eng definiert werden, dass sie nur ein einzelnes tensidhaltiges Produkt umfasst, so dass das Produkt über seine Zugehörigkeit zu dieser Klasse identifiziert werden kann.For the purposes of the present invention, the term "class" is understood as meaning a group of surfactant-containing compositions having defined properties, ie class properties, whereby a class can also be defined so narrowly that it contains only a single surfactant-containing pro so that the product can be identified by its affiliation to that class.

Als "Klasseneigenschaften" können beispielsweise der Name des Herstellers, Name des Produkts, Verwendungszweck (z. B. Vollwaschmittel) genannt werden.For example, as "class properties" the name of the manufacturer, name of the product, intended use (eg. B. heavy duty detergent).

Somit kann eine Klasse so eng definiert sein, dass sie nur ein bestimmtes Produkt eines Herstellers umfasst, kann aber auch breiter definiert sein, z. B. alle Duschgele eines Herstellers, wenn alle Produkte dieser Klasse ihnen eigene, gemeinsame Merkmale aufweisen, die deren Abgrenzung gegenüber anderen Klassen und somit deren Identifizierung ermöglichen.Consequently For example, a class can be defined so narrowly that it is only a specific one Product of a manufacturer includes, but can also be broader be, z. B. all shower gels of a manufacturer, if all products In this class, they have their own common characteristics which are their own Demarcation opposite enable other classes and thus their identification.

Zur Kalibrierung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst von einer Mehrzahl an tensidhaltigen Produkten als Kalibrierungs-Materialproben, von denen eine Mehrzahl an Klasseneigenschaften bekannt sind, jeweils ein Spektrum gemessen. Die Messung wird in der Regel mehrfach wiederholt, um statistische Schwankungen abzupuffern. Üblicherweise werden dafür mindestens 10 Proben/Klasseneigenschaft verwendet. Diese Daten werden dann numerisch-mathematisch aufbereitet, um die Datenmenge zu reduzieren und um sich auf die wesentlichen Charakteristiken der Spektren zu konzentrieren.to Calibration of the method according to the invention be first of a plurality of surfactant-containing products as calibration material samples, of which a plurality of class properties are known, respectively measured a spectrum. The measurement is usually repeated several times, to buffer statistical fluctuations. Usually, at least 10 samples / class property used. This data will be then numerically-mathematically processed to reduce the amount of data and to focus on the essential characteristics of the spectra.

Für das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist grundsätzlich jedes photometrische Messverfahren geeignet, mit dem reproduzierbare und aussagekräftige Spektren, welche Änderungen in der Zusammensetzung der tensidhaltigen Produkte wiederspiegeln, erhalten werden können.For the procedure The present invention is basically any photometric Suitable measuring method, with the reproducible and meaningful spectra, what changes reflect in the composition of surfactant-containing products, can be obtained.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, ein Spektrum im Nahinfrarotbereich (NIR-Spektrum) der zu klassifizierenden tensidhaltigen Produkte aufzunehmen, wobei in der Regel keine weitere Probenvorbereitung notwendig ist. Hierfür kann beispielsweise ein handelsübliches NIR-VIS-Spektrometer verwendet werden. Diese arbeiten bei Wellenlängen von 700 nm bis 2500 nm, d. h. bei Wellenzahlen von 14.300 cm–1 bis 4000 cm–1.According to the present invention, it is preferable to include a spectrum in the near-infrared region (NIR spectrum) of the surfactant-containing products to be classified, as a rule no further sample preparation is necessary. For this example, a commercially available NIR-VIS spectrometer can be used. These work at wavelengths from 700 nm to 2500 nm, ie at wavenumbers from 14.300 cm -1 to 4000 cm -1 .

Mittels Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) können allgemein H-C-, H-O-, H-N- und H-S-Bindungen erfasst werden und somit vor allem eine Vielzahl an organischen Inhaltsstoffen. Die Grundschwingungen dieser Gruppen liegen im mittleren Infrarotbereich, die ersten Oberschwingungen im Bereich von ca. 1550–2000 nm und Oberschwingungen höherer Ordnungen und Kombinationsschwingungen im Bereich von 800–1600 nm.through Near-infrared spectroscopy (NIRS) can generally be H-C-, H-O-, Recorded H-N and H-S bonds and thus above all a multitude of organic ingredients. The fundamental vibrations of these groups are in the mid-infrared range, the first harmonics in the range of about 1550-2000 nm and harmonics higher Orders and combination vibrations in the range of 800-1600 nm.

Mit NIRS können sowohl feste als auch flüssige Proben gemessen werden. Bei festen Proben wird die diffus reflektierte Strahlung (Remission) gemessen. Flüssige Proben können sowohl in Transmission als auch in Transflexion, d. h. durch diffuse Reflexion nach Durchgang durch das flüssige Medium, gemessen werden. Bei der Transflexion wird hinter der zu messenden Probe eine reflektierende Fläche angeordnet, z. B. einer Teflonfläche, an der das eingestrahlte Messlicht diffus reflektiert wird und somit zweimal durch die Probe läuft.With NIRS can both solid and liquid Samples are measured. For solid samples, the diffusely reflected Radiation (remission) measured. Liquid samples can be both in transmission as well as in transflection, d. H. through diffuse reflection after passing through the liquid Medium, to be measured. In the Transflexion is behind the zu measuring sample arranged a reflective surface, for. B. one Teflon surface at which the irradiated measuring light is reflected diffusely and thus Run through the sample twice.

Zur besseren Reproduzierbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens, werden sowohl die Kalibrierungs-Materialproben als auch die zu klassifizierenden Materialproben bei einer konstanten Temperatur, vorzugsweise bei ca. 23°C, gemessen.to better reproducibility of the method according to the invention, both the calibration material samples as well as those to be classified Material samples at a constant temperature, preferably at about 23 ° C, measured.

Je nach verwendetem photometrischem Messverfahren spiegeln die erhaltenen Spektrenrohdaten eine oder mehrere der folgenden beispielhaft aufgezählten Eigenschaften der Materialprobe wieder: Carbonatgehalt, Phosphatgehalt, Silikatgehalt, Gehalt oxidierender Substanzen, Gehalt anionischer, kationischer, amphoterer bzw. nichtionischer Tenside, Gehalt an Alkylpolyglycosiden, Gehalt an CX-Sulfonaten.Depending on the photometric measurement method used, the raw spectral data obtained reflect one or more of the following exemplified properties of the material sample: carbonate content, phosphate content, silicate content, content of oxidizing substances, content of anionic, cationic, amphoteric or nonionic surfactants, content of alkylpolyglycosides, content of C X sulfonates.

Die numerisch-mathematische Aufbereitung der Spektrenrohdaten kann mit einer handelsüblichen Software, z. B. BCAP V 6.00 [Firma BÜHLER AG, ANATEC, CH-9240 Uzwil, Schweiz] erfolgen.The numerical-mathematical preparation of the raw spectra of data can with a commercial one Software, eg. B. BCAP V 6.00 [BÜHLER AG, ANATEC, CH-9240 Uzwil, Switzerland].

Die Klassenkorrelation kann ebenfalls mit einer handelsüblichen Software, beispielsweise Nircal 3.0 [Firma Buchi AG, CH-9230 Flawil 1], z. B. mittels Hauptkomponentenanalyse und Clusterung erfolgen. Das Ergebnis kann beispielsweise in Form einer Clusterabbildung als 3D-Plot dargestellt werden, bei dem die Achsen die Hauptkomponenten darstellen.The Class correlation can also be done with a commercial one Software, for example Nircal 3.0 [Buchi AG, CH-9230 Flawil 1], z. B. by means of principal component analysis and clustering. The The result can be, for example, in the form of a cluster image as 3D plot where the axes are the main components represent.

Dabei wird das Verfahren der NIRS mit den gemessenen Proben derart korreliert, dass multivariate Methoden wie Hauptkomponentenanalyse, Clusterung, künstliche neuronale Netze auf diese aufbereiteten Daten angewendet werden, um aus der Flut der Daten eine Aussage treffen zu können, ob eine unbekannte, ebenfalls NIR-spektrosko pisch vermessene Materialprobe einer tensidhaltigen Zusammensetzung zu einer bestimmten Klasse gehört oder nicht.there the NIRS method is correlated with the measured samples in such a way that multivariate methods like principal component analysis, clustering, artificial neural networks are applied to this processed data, to be able to make a statement from the flood of data, whether an unknown, also NIR-spectroscopically measured material sample a surfactant-containing composition to a particular class belongs or not.

Unter multivariaten Methoden versteht man Auswerteverfahren, die mehr als nur ein Messsignal derselben Probe verwenden, um zu einem Analysenergebnis zu kommen. Zu diesen Methoden zählen u. a. die multilineare Regression (MIR), Hauptkomponentenanalyse (PCA = Principal Components Analysis), Hauptkomponentenregression (PCR = Principal Components Regression), Methode der teilweisen kleinsten Quadrate (PLS: Partial Least Squares), Clustermethoden und künstliche neuronale Netze.Under multivariate methods are understood as evaluation methods that are more as only one measurement signal of the same sample to arrive at an analysis result get. These methods include u. a. multilinear regression (MIR), principal component analysis Principal Components Analysis (PCA), Principal Component Regression (PCR = Principal Components Regression), method of the partial smallest Squares (PLS: Partial Least Squares), clustering methods and artificial Neural Networks.

Für die künstlichen neuronalen Netze kommen insbesondere folgende Algorithmen in Betracht: Backpropagation-Netze, Dynamic Learning Vector Quantization (DLVQ-Algorithmus), Radial Basis Functions (RBF-Netze), insbesondere mit dem Dynamic Decay Adjustment Algorithmus (DDA-Algorithmus) trainierte RBF-Netze (RBF-DDA-Netz).For the artificial neuronal networks, in particular the following algorithms are considered: backpropagation networks, Dynamic Learning Vector Quantization (DLVQ algorithm), Radial Basic Functions (RBF networks), especially with Dynamic Decay Adjustment algorithm (DDA algorithm) trained RBF networks (RBF-DDA network).

Die PCA führt eine Aufteilung der ursprünglichen Datenmatrix in zwei Matrizen durch, die Faktorenwerte und Ladungen (Loadings) genannt werden. Im ursprünglichen Datenraum wird ein Vektor so gewählt, dass bei einer Projektion der Daten auf ihn, der größtmögliche Teil der Varianz abgebildet wird. Dieser Vektor ist die erste Hauptkomponente. Orthogonal zur ersten Hauptkomponente wird eine zweite und gegebenenfalls eine zur ersten und zweiten Hauptkomponente orthogonal eine dritte Hauptkomponente erstellt, wobei die zweite und dritte Hauptkomponente möglichst viel der durch die erste bzw. die erste und zweite Hauptkomponente noch nicht beschriebenen Varianz abbilden sollen.The PCA leads a division of the original Data matrix in two matrices, the factor values and charges (Loadings) are called. In the original data room is a Vector so chosen that with a projection of the data on it, the largest possible part the variance is mapped. This vector is the first major component. Orthogonal to the first main component is a second and optionally one orthogonal to the first and second main components, a third one Main component created, with the second and third main component preferably much of the first and the first and second main components to illustrate not yet described variance.

Die Koordinaten entlang der ersten Hauptkomponente enthalten die wesentlichen Informationen der Daten, die zweite und dritte Hauptkomponente geben im wesentlichen die Streuung wieder.The Coordinates along the first major component contain the essential ones Information of the data, the second and third main component essentially the scatter again.

Dieser Vorgang wird wiederholt bis entweder die Zahl der Hauptkomponenten der der Dimension der Ausgangsdaten entspricht oder ein bestimmtes Abbruchkriterium erreicht wird.This The process is repeated until either the number of major components which corresponds to the dimension of the output data or a specific termination criterion is reached.

Die so erhaltenen Hauptkomponenten sind Linearkombinationen der ursprünglichen Dimensionen. Sie sind linear unabhängig voneinander, wodurch eine definierte Anzahl von Hauptkomponenten weniger redundante Information enthält als die gleiche Anzahl der Ausgangsvariablen.The thus obtained main components are linear combinations of the original ones Dimensions. They are linearly independent of each other, creating a defined number of main components less redundant information contains as the same number of output variables.

Ferner beschreiben die so erhaltenen Hauptkomponenten jeweils möglichst viel der Varianz der Ausgangsdaten, die von den vorliegenden Hauptkomponenten noch nicht beschrieben wurde. Dies führt dazu, dass in der Regel die ersten drei bis fünf Hauptkomponenten den wesentlichen Anteil der Information im Datensatz wiedergeben.Further describe the main components thus obtained as possible much of the variance of the output data from the main components present not yet described. This usually causes that the first three to five main components reproduce the essential part of the information in the data record.

Mathematisch gesehen, ist die Hauptkomponentenanalyse ein Eigenwertproblem, dessen grundsätzliche Lösung dem Fachmann bekannt ist.Mathematically seen, the principal component analysis is an eigenvalue problem whose fundamental solution the expert is known.

Das Resultat der Hauptkomponentenanalyse ist also eine Transformation des N-dimensionalen ursprünglichen Datenraumes, die zufolge hat, dass die ersten Dimensionen die wesentlichen, stark zur Gesamtvarianz beitragenden Datenteile enthalten und die letzten Dimensionen praktisch nur noch den Rauschanteil wiedergeben. Auf diese Weise ist die Struktur der in Rede stehenden spektroskopischen Daten durch Auftragung der ersten Hauptkomponenten gegeneinander darstellbar. Als zweidimensionale, vorzugsweise 3D-Abbildung stehen sie dann beispielsweise zur visuellen Auswertung durch den Anwender zur Verfügung, dem es überlassen bleibt eine solche Darstellung zu wählen.The The result of the principal component analysis is thus a transformation of the N-dimensional original Dataroom, which states that the first dimensions are the essential, strongly contributing to the total variance contributing data parts and the last dimensions practically only reflect the noise component. In this way, the structure of the spectroscopic data in question is by plotting the first main components against each other representable. They then stand as two-dimensional, preferably 3D images For example, for visual evaluation by the user, the let it be remains to choose such a representation.

Bei der Kalibrierung können dann die sogenannten Toleranzkreise der Abbildungen so gewählt werden, dass sie bei Bedarf an bestimmte Klassen angepasst werden können, um die Klassifizierung zu erleichtern.at the calibration can then the so-called tolerance circles of the illustrations are chosen so that they can be adapted to specific classes as needed to: to facilitate the classification.

Basierend auf den gemessenen Kalibrierungs-Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen der einzelnen Klassen wird zur Kalibrierung einer Klassenkorrelation eine Datenbank aus den aufbereiteten Spektrendaten mit unterschiedlichen Klassen von tensidhaltigen Zusammensetzungen erstellt.Based on the measured calibration material samples of the surfactant-containing Compositions of each class is used to calibrate a Class correlation a database from the processed spectral data with different classes of surfactant-containing compositions created.

Unter Verwendung dieser Kalibrierungsdatenbank ist es nun möglich, die Materialprobe einer tensidhaltigen Zusammensetzungen mit wenigstens teilweise unbekannten Eigenschaften einer Klasse zuzuordnen.Under Using this calibration database, it is now possible to use the Material sample of a surfactant-containing compositions with at least partially assign unknown properties to a class.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further preferred embodiments The present invention is defined in the subclaims.

Als tensidhaltige Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ein Waschmittel, insbesondere ein Vollwaschmittel, Colorwaschmittel oder Waschmittelkonzentrat, ein Handgeschirrspülmittel, insbesondere ein normales oder ein Balsam-Handgeschirrspülmittel, ein Geschirrspültab, insbesondere normale, 3 in 1 oder 4 in 1 Geschirrspültabs, ein Reinigungsmittel zur Verwendung im Haushalt oder der Industrie zum Reinigen von Oberflächen, Maschinen oder Fahrzeugen, insbesondere ein Bodenreiniger, ein Autowaschmittel oder Flugzeugwaschmittel, oder ein tensidhaltiges Körperpflegeprodukt wie ein Duschgel verwendet.When surfactant-containing composition according to the present invention is preferably a detergent, especially a heavy duty detergent, Color detergent or detergent concentrate, a hand dishwashing detergent, in particular a normal or a balm hand dishwashing detergent, a Geschirrspültab, in particular normal, 3 in 1 or 4 in 1 dishwashing tablets, a detergent for household or industrial use for cleaning surfaces, machines or vehicles, in particular a floor cleaner, a car wash or Aircraft detergent, or a surfactant-containing personal care product such as a shower gel used.

Der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Wellenlängenbereich liegt vorzugsweise im NIR-VIS-Bereich, insbesondere im Bereich von ca. 700 bis 2500 nm (4000 bis 14.300 cm–1), weiter bevorzugt im Bereich von ca. 1000 bis 2200 nm (4500 bis 10.000 cm–1).The wavelength range used in the method according to the invention is preferably in the NIR-VIS range, in particular in the range of about 700 to 2500 nm (4000 to 14,300 cm -1 ), more preferably in the range of about 1000 to 2200 nm (4500 to 10,000 cm -1 ).

Zum Aufstrahlen des Messlichts auf die Materialprobe und/oder zum Aufnehmen der nach einer Reflexion, Transmission oder Transflexion von der Probe abgegebenen Strahlung, kann ein Lichtwellenleiter verwendet werden.To the Irradiating the measuring light onto the material sample and / or for recording after a reflection, transmission or transflection of the sample emitted radiation, an optical waveguide can be used.

Der Bereich der Materialprobe, der dabei mit dem aufgestrahlten Messlicht wechselwirkt, d. h. die optische Schichtdicke der Materialprobe, liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,2 und 5 mm, weiter bevorzugt bei ca. 0,5 oder ca. 3 mm.The area of the material sample that interacts with the radiated measuring light, ie the optical layer thickness of the material sample, is preferably between about 0.2 and 5 mm, more preferably about 0.5 or about 3 mm.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst die numerisch-mathematische Aufbereitung der Spektrendaten vorzugsweise eine Datenreduktion, insbesondere durch: Normalisierung, Glättung, insbesondere nach Savitzky Golay, 1. Ableitung, 2. Ableitung, Multiplicative Scatter Correction (MSC), Kehrwert, Quadrat, Mean Centering, Kubelka Munc Transformation, Absorption, Basislinienkorrektur, Addition einer Konstanten, Shift Negative to Zero, Hauptkomponentenanalyse (PCA), Hauptkomponentenregression (PCR) oder Regression nach der Methode der kleinsten Quadrate (PLS, partial least squares).at the method according to the invention includes the numerical-mathematical processing of the spectral data preferably a data reduction, in particular by: normalization, Smoothing, especially after Savitzky Golay, 1st derivative, 2nd derivative, multiplicative Scatter Correction (MSC), Invert, Square, Mean Centering, Kubelka Munc transformation, absorption, baseline correction, addition a constant, Shift Negative to Zero, principal component analysis (PCA), Principal Component Regression (PCR) or Regression by Method least squares (PLS).

Die Korrelation der numerisch-mathematisch aufbereiteten Spektrendaten umfasst vorzugsweise multivariate Methoden. Bevorzugt können hier genannt werden: eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) und/oder eine Glättung, insbesondere nach Savitzky Golay, und/oder wenigstens eine Reihenentwicklung, insbesondere eine Taylorreihenentwicklung und/oder künstliche neuronale Netzalgorithmen, insbesondere Backpropagation-Netze, Dynamic Learning Vector Quantization (DLVQ-Algorithmus), Radial Basis Functions (RBF-Netze), insbesondere mit dem Dynamic Decay Adjustment Algorithmus (DDA-Algorithmus) trainierte RBF-Netze (RBF-DDA-Netz).The Correlation of numerically-mathematically processed spectral data preferably includes multivariate methods. Preference can be here a main component analysis (PCA) and / or a Smoothing, in particular according to Savitzky Golay, and / or at least one series development, in particular a Taylor series development and / or artificial neural network algorithms, in particular backpropagation networks, dynamic learning Vector Quantization (DLVQ algorithm), Radial Basis Functions (RBF networks), in particular with the Dynamic Decay Adjustment Algorithm (DDA algorithm) trained RBF networks (RBF-DDA network).

Weiter bevorzugt erfolgt die Korrelation durch Clusterbildung. Bei der Kalibrierung können auch die Toleranzkreise der einzelnen Cluster eingestellt werden.Further Preferably, the correlation is done by clustering. In the Calibration can also the tolerance ranges of the individual clusters are set.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ferner pro gemessener Materialprobe einer tensidhaltigen Zusammensetzung ca. 3 bis 20 Spektral-Scans aufgenommen. Ferner werden zur Kalibrierung vorzugsweise wenigstens ca. 10 Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen pro Klasseneigenschaft verwendet.at the method according to the invention are further per surfactant containing a measured material sample Composition recorded about 3 to 20 spectral scans. Further For calibration, preferably at least about 10 material samples the surfactant-containing compositions used per class property.

Dabei werden bevorzugt etwa 70% sämtlicher pro Klasse gemessener Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen zur Kalibrierung und etwa 30% zur Validierung des Verfahrens verwendet.there are preferred about 70% of all Per sample of measured material samples of surfactant-containing compositions for calibration and about 30% used to validate the procedure.

Eine vorteilhafte graphische Darstellungsweise für ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenes Klassifizierungsergebnis ist ein 3D-Plot auf einem Bildschirm.A advantageous graphic representation of a received with the inventive method Classification result is a 3D plot on a screen.

Ergänzende Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.Additional benefits and features of the present invention will be apparent from the Description of exemplary embodiments as well as from the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1: Originalspektren von 11 verschiedenen Vollwaschmitteln aufgenommen im diffusen Reflexionsmodus. 1 : Original spectra of 11 different heavy duty detergents taken in diffuse reflection mode.

2: Vorbehandelte Spektren der Spektrenrohdaten aus 1. 2 : Pretreated spectra of raw spectral data 1 ,

3: Clusterabbildung als 3D-Plot der Vollwaschmittelprodukte. 3 : Cluster image as a 3D plot of the heavy-duty detergent products.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum qualitativen Klassifizieren tensidhaltiger Zusammensetzungen wird nun anhand verschiedener im Handel erhältlicher Vollwaschmittelprodukte veranschaulicht.The inventive method for qualitatively classifying surfactant-containing compositions will now be based on various commercially available heavy duty detergent products illustrated.

Dazu wurden mit einem Polarisationsinterferometer (Büchi AG, Schweiz; optische Auflösung: 12 cm–1, relative Reproduzierbarkeit: 0,5 cm–1) kreuzweise in einem Wellenzahlenbereich von 4000 bis 10.000 cm–1 im Transflexionsmodus von 11 verschiedenen im Handel erhältlichen Vollwaschmittelprodukten NIRS-Spektren aufgenommen, wobei eine optische Glasfaser (Silicaglas, Infrasil, Bes Optics Inc., Warwick, Großbritannien, Länge 2 m, optische Dünnschicht 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0 mm) verwendet wurde. Um Inhomogenitäten weitgehend auszugleichen, wurden zum Erhalt gemittelter Spektren jeweils 10 Scans durchgeführt.For this purpose, with a polarization interferometer (Büchi AG, Switzerland, optical resolution: 12 cm -1 , relative reproducibility: 0.5 cm -1 ) crosswise in a wavenumber range of 4000 to 10,000 cm -1 in the transflection mode of 11 different commercially available heavy duty detergent products NIRS Spectra taken using an optical glass fiber (silica glass, Infrasil, Bes Optics Inc., Warwick, UK, length 2 m, optical thin film 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3, 0 mm) was used. In order to largely compensate for inhomogeneities, 10 scans were performed to obtain averaged spectra.

Die Originalspektren der 11 verschiedenen Vollwaschmittel (Spektrenrohdaten) sind in 1 abgebildet. Die vorbehandelten Spektren der 11 Vollwaschmittel mit den wichtigsten Schwingungen sind in 2 abgebildet. Als Vollwaschmittel wurden die folgenden Produkte verwendet: VWM1: Clever; VWM2: Omo; VWM3: Vollwaschmittel von Lidl; VWM4: Bravil; VWM5: Weißer Riese; VWM6: Vollwaschmittel von Schlecker; VWM7: Splendid; VWM8: Tandil; VWM9: Potzblitz; VWM10: Aliomat; VWM11: Sentimat.The original spectra of the 11 different heavy-duty detergents (raw spectral data) are in 1 displayed. The pretreated spectra of the 11 heavy-duty detergents with the most important vibrations are in 2 displayed. The following products were used as heavy-duty detergents: VWM1: Clever; VWM2: Omo; VWM3: heavy-duty detergent from Lidl; VWM4: Bravil; VWM5: White giant; VWM6: heavy duty detergent from Schlecker; VWM7: Splendid; VWM8: Tandil; VWM9: Potzblitz; VWM10: aliomat; VWM11: Sentimat.

Zur Erstellung eines qualitativen Modells wurde die Chemometrie-Software NirCal 4.0 (Büchi AG, Schweiz) verwendet. Die Software erlaubt es, die Spektren und den Wellenzahlenbereich auszuwählen und eine mathematische Vorbehandlungen der Spektren und eine statistische Analyse unter Anwendung der Clusteranalyse, Hauptkomponentenanalyse (PCA) und der Regression nach der Methode der kleinsten Quadrate (PLS, partial least squares) durchzuführen. Die untersuchten Proben wurden vor der Aufnahme der Spektren in einem Wasserbad (Modell PC/4, Julabo, Seelbach, Deutschland) auf 23°C thermostatisiert. Die aufgenommenen Spektren wurden nach dem Zufallsprinzip in ein sogenanntes Lernset (75%), d. h. Kalibrierungsproben, und ein Validierset (25%), d. h. Proben zum Testen der Kalibrierungsgleichung, unterteilt. Die optimale Zahl der Faktoren für die Vorhersage wurde durch Kreuzvalidierung ermittelt.To create a qualitative model, the chemometrics software NirCal 4.0 (Büchi AG, Switzerland) was used. The software allows selection of spectra and wavenumber range and mathematical pretreatment of spectra and statistical analysis using cluster analysis, principal component analysis (PCA) and least squares regression (PLS). The samples were thermostated at 23 ° C before recording the spectra in a water bath (model PC / 4, Julabo, Seelbach, Germany). The recorded spectra were randomly in a so-called Learning set (75%), ie calibration samples, and a validation set (25%), ie samples for testing the calibration equation. The optimal number of factors for the prediction was determined by cross-validation.

Das beste quantitative Regressionsmodell wurde anhand der folgenden statistischen Parameter ausgewählt:

  • 1) BIAS; Die durchschnittliche Abweichung zwischen den vorhergesagten Werten (yn) und den aktuellen Werten (xn) im Lernset sollte möglichst klein sein (bei Null liegen).
    Figure 00130001
  • 2) PRESS, "Predicted Residual Error Sum Square" ist die Summe der Fehlerquadrate zwischen den vorhergesagten und den Referenzwerten. Der PRESS-Wert des Validiersets sollte möglichst klein und ähnlich dem des Lernsets sein. PRESS = Σ(xn – yn)2
  • 3) "Standard error of estimation" (SEE); Die Standardabweichung der Unterschiede zwischen Referenzwerten und NIR-Ergebnissen im Lernset.
    Figure 00130002
  • 4) "Standard error of prediction" (SEP); Wie unter 3), allerdings für das Validierset
    Figure 00130003
  • 5) Der Korrelationskoeffizient (R2) sollte möglichst nahe bei 1 liegen.
The best quantitative regression model was chosen based on the following statistical parameters:
  • 1) BIAS; The average deviation between the predicted values (y n ) and the current values (x n ) in the learning set should be as small as possible (zero).
    Figure 00130001
  • 2) PRESS, "Predicted Residual Error Sum Square" is the sum of the squares of error between the predicted and the reference values. The PRESS value of the validation set should be as small as possible and similar to that of the learning set. PRESS = Σ (x n - y n ) 2
  • 3) "Standard error of estimation"(SEE); The standard deviation of the differences between reference values and NIR results in the learning set.
    Figure 00130002
  • 4) "Standard error of prediction"(SEP); As under 3), but for the Validierset
    Figure 00130003
  • 5) The correlation coefficient (R 2 ) should be as close as possible to 1.

Die in 3 dargestellte Clusterabbildung als 3D-Plot der verschiedenen Vollwaschmittelprodukte zeigt deutlich, dass zwischen den einzelnen Produkten unterschieden werden kann und dass somit eine zu untersuchende Proben mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eindeutig einer Klasse zugeordnet werden kann.In the 3 illustrated cluster image as a 3D plot of the various heavy duty detergent products clearly shows that a distinction can be made between the individual products and thus that a sample to be examined by the method according to the invention can be clearly assigned to a class.

Claims (15)

Verfahren zum qualitativen Klassifizieren tensidhaltiger Zusammensetzungen, welches folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer Mehrzahl an Klassen tensidhaltiger Zusammensetzungen mit jeweils einer Mehrzahl an Kalibrierungs-Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen pro Klasse mit einer Mehrzahl bekannter Klasseneigenschaften; b) Einstrahlen eines Messlichts aus einem vorgegebenen Wellenlängenbereich auf die Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen; c) Erfassen des durch die Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen hindurch tretenden, reflektierten, reemittierten und/oder gestreuten Messlichts; d) Bestimmen des wellenlängenabhängigen Verhältnisses von eingestrahltem zu erfasstem Messlicht (Spektrum) für jede Materialprobe der tensidhaltigen Zusammensetzungen einer Klasse; e) numerisch-mathematische Aufbereitung der Spektrendaten der einzelnen Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen; f) Korrelieren der Spektren einer Mehrzahl von Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen mit einer vorgegebenen Klasse der tensidhaltigen Zusammensetzungen; g) Erstellen einer Datenbank aus den aufbereiteten Spektrendaten mit unterschiedlichen Klassen von tensidhaltigen Zusammensetzungen, basierend auf den gemessenen Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen der einzelnen Klassen zur Kalibrierung einer Klassenkorrelation; h) wenigstens einmaliges Wiederholen der Schritte b) bis e) mit wenigstens einer Materialprobe einer tensidhaltigen Zusammensetzung mit wenigstens teilweise unbekannten Eigenschaften; und i) Bestimmen der Klassen von tensidhaltigen Zusammensetzungen, zu welcher die unbekannte Materialprobe einer tensidhaltigen Zusammensetzung zuzuordnen ist, mittels einer Klassenkorrelation der gemessenen Spektren unter Verwendung der erstellten Kalibrierungsdatenbank aus Schritt g).Method for qualitatively classifying surfactant-containing Composition comprising the following steps: a) Provide a plurality of classes of surfactant-containing compositions each with a plurality of calibration material samples of the surfactant-containing Compositions per class having a plurality of known class properties; b) Irradiation of a measuring light from a predetermined wavelength range on the material samples of the surfactant-containing compositions; c) Detecting the by the material samples of the surfactant-containing compositions passing, reflected, re-emitted and / or scattered measuring light; d) Determining the wavelength-dependent ratio from irradiated to detected measuring light (spectrum) for each material sample the surfactant-containing compositions of a class; e) numerical-mathematical Preparation of the spectral data of the individual material samples surfactant-containing compositions; f) correlating the spectra a plurality of material samples of the surfactant-containing compositions a predetermined class of surfactant-containing compositions; G) Creating a database from the prepared spectral data with different classes of surfactant-containing compositions, based on the measured material samples of the surfactant-containing compositions the individual classes for the calibration of a class correlation; H) at least once repeating steps b) to e) with at least a material sample of a surfactant-containing composition with at least partially unknown properties; and i) determining the classes of surfactant-containing compositions to which the unknown material sample a surfactant-containing composition is assigned, by means of a Class correlation of the measured spectra using the created calibration database from step g). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als tensidhaltige Zusammensetzung ein Waschmittel, insbesondere ein Vollwaschmittel, Colorwaschmittel oder Waschmittelkonzentrat, ein Handgeschirrspülmittel, insbesondere ein normales oder ein Balsam-Handgeschirrspülmittel, ein Geschirrspültab, insbesondere normale, 3 in 1 oder 4 in 1 Geschirrspültabs, ein Reinigungsmittel zur Verwendung im Haushalt oder der Industrie zum Reinigen von Oberflächen, Maschinen oder Fahrzeugen, insbesondere ein Bodenreiniger, ein Autowaschmittel oder Flugzeugwaschmittel, oder ein tensidhaltiges Körperpflegeprodukt wie ein Duschgel verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that that as surfactant-containing composition a detergent, in particular a heavy-duty detergent, color detergent or detergent concentrate, a hand dishwashing detergent, in particular a normal or a balm hand dishwashing detergent, a dishwasher basin, especially normal, 3 in 1 or 4 in 1 dishwashing tablets Detergents for household or industrial use for Cleaning surfaces, Machines or vehicles, in particular a floor cleaner, a car wash or Aircraft detergent, or a surfactant-containing personal care product such as a shower gel is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klasseneigenschaften der einzelnen Klassen von tensidhaltigen Zusammensetzungen folgende Gruppe wenigstens teilweise umfasst: Name des Herstellers, Name des Produkts, Verwendungszweck.Method according to one of claims 1 to 2, characterized that the class properties of the individual classes of surfactant-containing compositions the following group at least partially includes: name of the manufacturer, Product name, purpose. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenbereich im NIR-VIS-Bereich liegt, insbesondere im Bereich von ca. 700 bis 2500 nm (4 000 bis 14.300 cm–1), vorzugsweise im Bereich von ca. 1000 bis 2200 nm (4500 bis 10.000 cm–1).Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the wavelength range is in the NIR-VIS range, in particular in the range of about 700 to 2500 nm (4,000 to 14,300 cm -1 ), preferably in the range of about 1000 to 2200 nm (4500 to 10,000 cm -1 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messlicht mittels eines Lichtwellenleiters auf die Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen geleitet und/oder von ihnen aufgenommen wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the measuring light by means of an optical waveguide on the material samples passed the surfactant-containing compositions and / or of them is recorded. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Schichtdicke der Materialprobe zwischen etwa 0,2 und 5 mm, vorzugsweise bei ca. 0,5 oder ca. 3 mm liegt.Method according to one of claims 1 to 5, characterized the optical layer thickness of the material sample is between about 0.2 and 5 mm, preferably about 0.5 or about 3 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen zur Messung thermostatisiert werden, vorzugsweise auf ca. 23°C.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the material samples of the surfactant-containing compositions for Measurement be thermostated, preferably to about 23 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die numerisch-mathematische Aufbereitung der Spektrendaten eine Datenreduktion umfasst, insbesondere durch: Normalisierung, Glättung, insbesondere nach Savitzky Golay, 1. Ableitung, 2. Ableitung, Multiplicative Scatter Correction (MSC), Kehrwert, Quadrat, Mean Centering, Kubelka Munc Transformation, Absorption, Basislinienkorrektur, Addition einer Konstanten, Shift Negative to Zero, Hauptkomponentenanalyse (PCA), Hauptkomponentenregression (PCR), Regression nach der Methode der kleinsten Quadrate (PLS, partial least squares).Method according to one of claims 1 to 7, characterized that the numerical-mathematical preparation of the spectral data includes data reduction, in particular by: normalization, Smoothing, especially after Savitzky Golay, 1st derivative, 2nd derivative, multiplicative Scatter Correction (MSC), Invert, Square, Mean Centering, Kubelka Munc transformation, absorption, baseline correction, addition a constant, Shift Negative to Zero, principal component analysis (PCA), Principal Component Regression (PCR), Regression by Method least squares (PLS). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelation der numerisch-mathematisch aufbereiteten Spektrendaten multivariate Methoden, vorzugsweise eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) und/oder eine Glättung, insbesondere nach Savitzky Golay, und/oder wenigstens eine Reihenentwicklung, insbesondere eine Taylorreihenentwicklung und/oder künstliche neuronale Netzalgorithmen, insbesondere Backpropagation-Netze, Dynamic Learning Vector Quantization (DLVQ-Algorithmus), Radial Basis Functions (RBF-Netze), insbesondere mit dem Dynamic Decay Adjustment Algorithmus (DDA-Algorithmus) trainierte RBF-Netze (RBF-DDA-Netz); umfasst.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that the correlation of the numerically-mathematically processed spectral data multivariate methods, preferably a principal component analysis (PCA) and / or smoothing, in particular according to Savitzky Golay, and / or at least one series development, in particular a Taylor series development and / or artificial neural network algorithms, in particular backpropagation networks, Dynamic Learning Vector Quantization (DLVQ algorithm), Radial Basis Functions (RBF networks), in particular RBF networks trained with the Dynamic Decay Adjustment Algorithm (DDA algorithm) (RBF-DDA network); includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelation durch Clusterbildung erfolgt.Method according to one of claims 1 to 9, characterized the correlation is done by clustering. Verfahren nach einem der Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzkreise der einzelnen Cluster bei der Kalibrierung einstellbar sind.Method according to one of the claims 10, characterized in that that the tolerance circles of each cluster during calibration are adjustable. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ca. 3 bis 20 Spektral-Scans/Materialprobe einer tensidhaltigen Zusammensetzung aufgenommen werden.Method according to one of claims 1 to 11, characterized that about 3 to 20 spectral scans / material sample of a surfactant-containing Composition to be included. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ca. 10 Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen pro Klasseneigenschaft zur Kalibrierung verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 12, characterized at least about 10 material samples of the surfactant-containing compositions per class property for calibration. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 70% sämtlicher pro Klasse gemessener Materialproben der tensidhaltigen Zusammensetzungen zur Kalibrierung und etwa 30% zur Validierung des Verfahrens verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 13, characterized that about 70% of all Per sample of measured material samples of surfactant-containing compositions for calibration and about 30% used to validate the procedure become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Klassifizierungsergebnis als 3D-Plot auf einem Bildschirm dargestellt wird.Method according to one of claims 1 to 14, characterized that the classification result as a 3D plot on a screen is pictured.
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