Stand der Technik In der parfümistischen und flavoristischen Praxis besteht ein ständiger Bedarf an neuen bzw. abgewandelten Düften und Aromen, welche den verschiedensten Anforderungen entsprechen müssen. Die diesbezügli- che generelle Problematik ist beispielsweise in der DE 101 44 816 A1 beschrieben. Insbesondere wird die Suche nach geeigneten Düften und Aromen dadurch erschwert, dass die Zusammenhänge zwischen der Duft-bzw. Aromawahrnehmung einerseits und der chemischen Struktur des Duft-bzw. Aromastoffes nicht hinreichend bekannt sind. Ausserdem zeigt sich, dass häufig bereits geringfügige Änderungen am strukturellen Aufbau bekannter Duft-oder Aromastoffe starke Änderungen der olfakto- rischen bzw. geschmacklichen Eigenschaften bewirken können. Noch komplexer sind die Zusammenhänge bei den häufig verwendeten Duft- und Aromakompositionen, die aus einer Mischung mehrerer Duft-bzw.

Aromastoffe gebildet sind.

In der EP 1 271 140 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung von sensori- schen Attributen von Nahrungsmitteln mit einer dispersen Lipidphase beschrieben. Dabei wird eine Probe des Nahrungsmittels in eine Umge- bung gebracht, welche soweit wie möglich den Bedingungen im Mund bei der Einnahme des Nahrungsmittels entspricht. Aufgrund der räumli- chen Verteilung der Lipidphase unter diesen Bedingungen wird alsdann eine Voraussage der sensorischen Attribute erstellt. Eine allgemeine

Voraussage der sensorischen Eigenschaften von Duft-oder Aromakom- positionen ist damit jedoch nicht möglich. Zudem sind in der EP 1 271 140 A1 die in der parfümistischen und flavoristischen Praxis sich stel- lenden Fragen der Handhabung von bekannten sensorischen Attributen im Hinblick auf deren praktische Nutzung, insbesondere zur Herstellung neuer Kreationen, die einem vorgegebenen sensorischen Profil mög- lichst nahe kommen, nicht angesprochen.

Schon vor geraumer Zeit wurden verschiedene Bewertungsinstrumente entwickelt, um die komplexen Eindrücke und Zusammenhänge bei der Quantifizierung von sensorischen Eigenschaften auf eine möglichst ob- jektive Basis zu stellen. Die um 1974 eingeführte quantitative deskripiti- ve Analyse (QDA) wurde in der Folge weiterentwickelt, beispielsweise zur sogenannten QFP-Methode ("Quantitative Flavor Profiling"), siehe dazu XP008033289 (C. R. Stampanoni, Quantitative flavor profiling. An effective tool in flavor perception. Food Marketing and Technology 1993, Sensory Dep., Givaudan-Roure Flavors Ltd., Dübendorf, Schweiz, Bd. 7, Nr. 1, Februar 1993, S. 4-8). Solche Verfahren erlauben wohl eine von den eingesetzten Prüfpersonen weitgehend unabhängige Beurteilung und Beschreibung von Duft-und/oder Aromakompositionen ; eine Umset- zung dieser Methodik zu einem operationell klar definierten Konzept für die Entwicklung und Erzeugung neuer Duft- und/oder Aromakompositio- nen (nachfolgend auch kollektiv als"Kompositionen"bezeichnet) wurde jedoch bislang nicht beschrieben.

Darstellung der Erfinduna Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung von Duft- und/oder Aromakompositionen anzugeben, mit dem die obigen Nachteile und Begrenzungen vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungs- gemäss durch das im Anspruch 1 definierte Verfahren sowie durch die im Anspruch 9 definierte Vorrichtung gelöst.

Beim erfindungsgemässen Verfahren geht man von einer Kompositions- Datenbank aus, welche für eine Gruppe von Basis-Kompositionen eine entsprechende Anzahl von zugeordneten Rezepturvektoren und Attribut- vektoren enthält. Jede der besagten Basis-Kompositionen ist durch Ver- mischen von vorgegebenen Stoffkomponenten herstellbar, wobei die Mengenanteile der einzelnen Stoffkomponenten durch einen entspre- chenden Rezepturvektor dargestellt sind. Ausserdem liegen Bewertungs- ergebnisse bezüglich der Ausprägung ausgewählter sensorischer Attri- bute der Basis-Kompositionen vor, welche für jede der Basis-Komposi- tionen in Form eines zugeordneten Attributvektors dargestellt sind. Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst folgende Schritte : a) Vorgeben eines Ziel-Attributvektors ; b) Bestimmen eines Operators, welcher zumindest in einer Umgebung des Ziel-Attributvektors eine Transformation von Rezepturvektoren auf Attributvektoren bewerkstelligt ; c) Ermitteln eines Ziel-Rezepturvektors mit der Massgabe, dass er un- ter Anwendung des besagten Operators zum Ziel-Attributvektor transformiert wird ; d) Vermischen der vorgegebenen Stoffkomponenten mit Mengenantei- len gemäss dem Ziel-Rezepturvektor.

Als"Stoffkomponenten"im vorliegenden Zusammenhang sind nebst ver- schiedenen Duft-und/oder Aromastoffen auch die je nach Anwendung erforderlichen Lösungsmittel, Trägersubstanzen und dergleichen zu ver- stehen.

Als"Rezepturvektor"wird eine geordnete Reihe von Zahlenwerten ver- standen, welche die Mengenanteile der Stoffkomponenten angibt, die zur Bildung einer Duft-und/oder Aromakomposition verwendet wurden. Da- bei gibt beispielsweise die m-te Komponente (im algebraischen Sinn) des Rezepturvektors der n-ten Komposition an, weichen Mengenanteil die Stoffkomponente"m"in der besagten Komposition"n"aufweist.

Analog zu den Rezepturvektoren ist der"Attributvektor"als geordnete Reihe von Zahlenwerten darstellbar, welche die numerischen Bewer- tungsergebnisse der einzelnen sensorischen Attribute angeben.

Das erfindungsgemässe Verfahren verwendet eine Kompositions- Datenbank, welche Informationen für eine Gruppe von Basis-Kompo- sitionen umfasst, wobei für jede Basis-Komposition einerseits die Zu- sammensetzung-ausgedrückt in Form des Rezepturvektors-und an- dererseits die sensorischen Attribute-ausgedrückt in Form des Attribut- vektors-abgespeichert sind.

Gestützt auf diese Kompositions-Datenbank kann eine Duft-und/oder Aromakomposition mit einer gewünschten Attributausprägung erzeugt werden. Dabei werden die gewünschten bzw. angestrebten sensorischen Attribute in Form einer als"Ziel-Attributvektor"bezeichneten geordneten Reihe von Zahlenwerten dargestellt, welche die gewünschten numeri- schen Werte der einzelnen sensorischen Attribute angeben. In der Folge gilt es, einen"Ziel-Rezepturvektor"zu bestimmen, welcher als Mischvor- schrift für die gesuchte Komposition zu verstehen ist. Zu diesem Zweck werden zumindest die dem abgewandelten Attributvektor am nächsten liegenden Attributvektoren, die bereits in der Kompositions-Datenbank gespeichert sind und für die demzufolge auch bereits je ein zugehöriger Rezepturvektor bekannt ist, herangezogen. Anhand der bekannten Rela- tion zwischen diesen Attributvektoren und Rezepturvektoren wird ein

Operator ermittelt, der zumindest in einer Umgebung des abgewandelten Attributvektors eine Transformation von Rezepturvektoren auf Attribut- vektoren bewerkstelligt. Anschliessend wird nach dem Ziel-Rezeptur- vektor gesucht, wobei dieser die Eigenschaft haben soll, dass er unter Anwendung des zuvor ermittelten Operators zum gewünschten Ziel- Attributvektor transformiert wird. Zum Schluss wird durch Vermischen der vorgegebenen Stoffkomponenten mit Mengenanteilen gemäss dem Ziel-Rezepturvektor die gesuchte Komposition gebildet.

Im vorliegenden Zusammenhang ist zwar von einem Verfahren zur Er- zeugung von Kompositionen die Rede, das insbesondere zur Kreation einer neuen, bislang nicht bekannten Komposition verwendet werden kann. Da sich das Verfahren auf eine Kompositions-Datenbank mit In- formationen zu einer Anzahl von Basis-Kompositionen stützt, kann je- doch die"Erzeugung"ebenso als"Abwandlung"einer bereits charakteri- sierten Komposition verstanden werden, d. h. bei der Vorgabe des Ziel- Attributvektors wird man oftmals vom Attributvektor einer der Basis- Kompositionen ausgehen und diesen in eine gewünschte Richtung ab- wandeln. Vor diesem Hintergrund werden nachfolgend die Begriffe"Er- zeugung"und"Abwandlung"als äquivalent verwendet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durch- führung des erfindungsgemässen Verfahrens anzugeben. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 9 definierte Vorrichtung. Die erfin- dungsgemässe Vorrichtung weist eine Datenverarbeitungseinheit sowie eine von dieser steuerbare Mischvorrichtung auf, wobei die Datenverar- beitungseinheit Mittel zur Eingabe, Speicherung und Abfrage von min- destens einer Kompositions-Datenbank sowie Mittel zur Bestimmung von Abbildungsoperatoren, Mittel zur Eingabe von Attributvektoren, Mittel zur Berechnung von abgewandelten Rezepturvektoren und Mittel zur Über- tragung von durch die Rezepturvektoren geprägten Steuerungssignalen

an die Mischvorrichtung umfasst. Die Mischvorrichtung weist folgende Bestandteile auf : a) eine Vielzahl von mit einzelnen Stoffkomponenten befüllbaren Vor- ratsbehältern ; b) eine Vielzahl von Aufnahmebehältern ; c) eine steuerbare Zuführvorrichtung, um vorgegebene Mengen einzel- ner Stoffkomponenten von den entsprechenden Vorratsbehältern in die Aufnahmebehälter zu bringen zur Bildung einer Duft-und/oder Aromakomposition.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen An- sprüchen definiert.

Eine bevorzugte Art, die Kompositions-Datenbank zu erzeugen, ist im Anspruch 2 definiert, welcher folgende Verfahrensschritte umfasst : a) Bereitstellen der Gruppe von Basis-Kompositionen durch Vermischen der Stoffkomponenten in Mengenanteilen gemäss dem einer jeden Basis-Komposition zugeordneten Rezepturvektor ; b) quantitative Bewertung einer jeden Basis-Komposition bezüglich der ausgewählten sensorischen Attribute und Bildung des zugeordneten Attributvektors ; und c) Bildung der Kompositions-Datenbank durch Speicherung der Rezep- turvektoren und der Attributvektoren derart, dass für jede Basis- Komposition die ihr zugeordneten Vektoren in Relation zueinander und zur Basis-Komposition abrufbar sind.

Dadurch, dass für jede Komposition die ihr zugeordneten Vektoren in Relation zueinander und zur Komposition abrufbar sind, können die an sich hochkomplexen Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung und den sensorischen Attributen von Duft-und/oder Aromakompositio- nen in systematischer Art und Weise erfasst werden und stehen für wei- tergehende Analysen zur Verfügung.

Die Bewertung sensorischer Attribute von Duft-und/oder Aromakomposi- tionen wird bekanntlich dadurch erschwert, dass eine sensorische Be- wertung durch einzelne Personen oftmals erhebliche Abweichungen auf- grund subjektiver Einflussfaktoren zeigt. Vorzugsweise wird deshalb ein qualifizierbares Vorgehen angewandt. Insbesondere kann dies gemäss Anspruch 3 mittels quantitativer deskriptiver Analyse vorgenommen wer- den.

Zweckmässigerweise wird für die Bildung des Attributvektors nur ein ausgewählter Teil der aus der quantitativen Bewertung hervorgehenden Attribute verwendet. Die Auswahl dieser Attribute wird gemäss Anspruch 4 vorteilhafterweise mittels einer Faktorenanalyse vorgenommen.

Die Ermittlung eines Operators, der eine Transformation von Rezeptur- vektoren auf Attributvektoren bewerkstelligt, kann dadurch erschwert sein, dass unter Umständen mehrere sehr unterschiedliche Rezepturen zu Kompositionen mit sehr ähnlichen sensorischen Attributen führen.

Vorteilhafterweise wird deshalb das Verfahren nach Anspruch 5 ange- wendet, bei dem mittels multipler Regression und/oder neuronaler Netze und/oder eines Expertensystems die bijektive Relation zwischen Attribut- und Rezepturvektoren der Kompositionsdatenbank verwendet wird, um den gesuchten Operator aufgrund der lokalen Situation in der Umgebung eines abgewandelten Attributvektors zu ermitteln.

Bei der Bereitstellung einer Gruppe von Duft-und/oder Aromakompositi- onen ist es zweckmässig, aufbauend auf einigen als Grundlage dienen- den Stoffkomponenten, welche eine herausragende Duft-bzw. Ge- schmacknote definieren, durch wahlweise Zugabe weiterer Stoffkompo- nenten eine Reihe von Kompositionen mit leicht unterschiedlichen sen- sorischen Attributen aufzubauen. Grundsätzlich können hierfür verschie- dene Vorgehensweisen angewandt werden. Insbesondere kann dies ge- mäss Anspruch 6 in vorteilhafter Weise mittels statistischer Versuchs- planung durchgeführt werden. Eine hierfür ausgestattete Vorrichtung ist im Anspruch 9 definiert. Die dabei vorgesehenen Mittel zur Erzeugung von Rezepturvektoren können insbesondere durch ein programmierbares Rezepturmodul gebildet sein, das mit Mitteln zur Dateneingabe, Daten- verarbeitung und Datenausgabe sowie mit Speicherungsmitteln, nament- lich zur Speicherung der erzeugten Rezepturvektoren im Rahmen der Kompositions-Datenbank ausgestattet ist.

Für die Suche nach einer Komposition mit gewünschten sensorischen Attributen wird zweckmässigerweise ein entsprechender Attributvektor vorgegeben, der insbesondere als Abwandlung eines bereits in der Kompositions-Datenbank vorhandenen Attributvektors angesehen wer- den kann. Insbesondere kann die Abwandlung darin bestehen, dass ein bestimmtes Attribut verstärkt oder abgeschwächt werden soll. Vorteil- hafterweise wird eine derartige Abwandlung auf interaktive Weise an- hand geeigneter Visualisierungs-und Eingabemittel, beispielsweise über Bildschirmmonitor und Computer-Maus und dergleichen vorgenommen.

Sofern der Wunsch besteht, eine vorgegebene Duft-und/oder Aroma- komposition unbekannter Zusammensetzung nachzubilden, kann gemäss Anspruch 7 ein abgewandelter Attributvektor dadurch bestimmt werden, dass für die besagte Komposition eine Attributbewertung, beispielsweise gemäss Anspruch 3 mittels quantitativer deskriptiver Analyse, vorge- nommen wird.

Zur Visualisierung und Bearbeitung von Attributvektoren sind an sich die verschiedensten Darstellungsarten möglich. Vorteilhafterweise werden die Attributvektoren gemäss Anspruch 8 in Form von Polardiagrammen, insbesondere als so genannte"Spiderwebs"dargestellt. Dabei ist jedem Attribut ein von einem gemeinsamen Zentrum ausgehender Strahlab- schnitt zugeordnet, dessen Länge ein Mass für die Ausprägung des betreffenden Attributs ist. Vorteilhafterweise sind die Strahlen winkel- mässig äquidistant angeordnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen : Fig. 1 eine Vorrichtung zur Erzeugung von Duft-und/oder Aroma- kompositionen, in schematischer Darstellung ; Fig. 2 eine schematische Darstellung des Vorgehens bei der Ent- wicklung eines Moduls ; Fig. 3 eine schematische Darstellung von sechs Kompositionen in einer durch zwei Attribute a und b aufgespannten Ebene ; Fig. 4 eine schematische Darstellung der Bestimmung von Zusam- menhängen zwischen den Mengenanteilen von Stoffkompo- nenten und den Attributsausprägungen einer Komposition ; Fig. 5 grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Ausprägung des Aromas"Pfirsicharoma"und dem Mengen- anteil der Stoffkomponente"Butylacetat"und zugehörige Regressionsgerade ;

Fig. 6 eine Darstellung des Attributvektors einer Komposition als Polardiagramm.

Wege zur Ausführuna der Erfindung Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung zur Erzeugung von Duft- und/oder Aromakompositionen umfasst eine Datenverarbeitungseinheit 2 und eine von dieser steuerbare Mischvorrichtung 4. Die Mischvorrichtung 4 weist eine Vielzahl von mit einzelnen Stoffkomponenten befüllbaren<BR> <BR> Vorratsbehältern 6,6a, etc. -beispielsweise kleine Glasflaschen-sowie eine Vielzahl von Aufnahmebehältern 8,8a, 8b, 8c, etc.-beispielsweise Reagenzgläser-für Duft-und/oder Aromakompositionen auf.

Eine steuerbare Zuführvorrichtung 10 umfasst eine von einer nicht dar- gestellten Druckgasquelle versorgte Druckgasleitung 12, von welcher aus zu den einzelnen Vorratsbehältern 6,6a, etc. führende Zuführleitun- gen 14,14a, etc. abgezweigt sind. Des Weiteren ist ein jeder Vorratsbe- hälter 6,6a, etc. mit einer Steigleitung 18,18a, etc. ausgestattet, die im Wesentlichen bis zum Boden des betreffenden Vorratsbehälters ragt. Die einzelnen Steigleitungen 18, 18a, etc. sind an ihren von den Vorratsbe- hältern abgewandten, distalen Enden 20,20a, etc. zu einem Füllarm 22 gebündelt, der zu einer Abfüllstation 24 gehört. In jeder Steigleitung 18, 18a, etc. befindet sich zudem ein steuerbares Ventil 16,16a, etc.. Die Zuführleitung 14,14a, etc. und die Steigleitung 18,18a, etc. eines jeden Vorratsbehälters 6,6a, etc. sind durch einen Behälterdeckel 26,26a, etc. geführt, der einen druckdichten Abschluss bildet. Um eine gewisse Menge der in einem Vorratsbehälter 6 befindlichen Stoffkomponente in einen Aufnahmebehälter 8 zu bringen, wird das entsprechende Ventil 16 in der Steigleitung 18 geöffnet. Durch Wirkung des im Vorratsbehälter 6 herrschenden Überdrucks wird die Stoffkomponente in die Steigleitung 18, durch das Ventil 16 hindurch und bis zum Füllarm 22 gedrängt.

Weiterhin umfasst die Mischvorrichtung 4 einen im Wesentlichen hori- zontal angeordneten Drehtisch 28, dessen Peripherie mit einer Vielzahl von über den Umfang verteilten Öffnungen 30 versehen ist. Wie aus der Figur 1 hervorgeht, sind die einzelnen Aufnahmebehälter 8,8a, 8b, 8c hängend am Drehtisch 28 in den einzelnen Öffnungen 30 angeordnet. Zu diesem Zweck weisen die Aufnahmebehälter 8,8a, 8b, 8c etc. einen oberen Kragen auf, welcher die Weite der Öffnungen 30 übertrifft und damit eine Auflagefläche für die hängende Lagerung der Aufnahmebe- hälter 8,8a, 8b, 8c, etc. bildet. Der Drehtisch 28 ist um seine Mittelach- se A drehbar und kann zudem von der hier dargestellten unteren Stel- lung in Achsenrichtung in eine obere Stellung verschoben werden. Eine im Wesentlichen koaxial oberhalb des Drehtisches 28 befindliche Deck- scheibe 32 bildet eine obere Abdeckung für die im Drehtisch 28 hängen- den Aufnahmebehälter 8a, 8b, 8c, etc. ; aus Anschaulichkeitsgründen ist jedoch die Deckscheibe 32 in der Figur 1 gegenüber dem Drehtisch 28 etwas angehoben dargestellt.

Die Abfüllstation 24 beinhaltet überdies eine Wägevorrichtung 34, mittels welcher die in einen darauf stehenden Aufnahmebehälter 8 zugeführten Mengen der verschiedenen Stoffkomponenten exakt bestimmbar sind.

Wie aus der Figur 1 ersichtlich, sind der Füllarm 22, der zu befüllende Aufnahmebehälter 8 und die Wägevorrichtung 34 im Wesentlichen senk- recht untereinander angeordnet. Eine Aussparung 36 in der Deckscheibe 32 lässt einen Durchgang für den auf der Wägevorrichtung 34 stehenden Aufnahmebehälter 8 frei.

Nach erfolgtem Befüllen des Aufnahmebehälters 8 werden zunächst die Deckscheibe 32 und der Füllarm 22 bis zur Freigabe des Aufnahmebe- hälters 8 angehoben ; ausserdem wird der Drehtisch 28 hochgefahren bis der Aufnahmebehälter 8 daran hängend ist. Anschliessend wird der Drehtisch 28 soweit um die Mittelachse A gedreht, bis sich der nächste

zu befüllende Aufnahmebehälter 8a über der Wägevorrichtung 24 befin- det. Danach wird der Drehtisch 28 abgesenkt, wodurch der Aufnahme- behälter 8a auf die Wägevorrichtung 24 zu stehen kommt. Schliesslich wird die Deckscheibe 32 auf die Oberteile der im Drehtisch 28 hängen- den Aufnahmebehälter 8,8b, 8c abgesenkt ; ausserdem wird der Füllarm 22 wieder soweit abgesenkt, dass sich die distalen Enden 20,20a, etc. der Steigleitungen 18,18a, etc. innerhalb oder knapp oberhalb der Mün- dung des Aufnahmebehälters 8a befinden, der nunmehr befüllt werden kann.

Die zuvor beschriebenen Bewegungen von Drehtisch 28, Füllarm 22 und Deckscheibe 32 werden durch eine lediglich schematisch dargestellte Antriebsgruppe 38 bewerkstelligt, die von der Datenverarbeitungseinheit 2 gesteuert wird.

Es ist zweckmässig, austauschbare unterschiedliche Drehtische vorzu- sehen. Beispielsweise kann ein erster Drehtisch für 64 kleinere, mit bis zu 20 g befüllbaren Behälter und ein zweiter Drehtisch für 28 grössere, mit bis zu 100 g befüllbaren Behälter vorgesehen werden.

Zweckmässigerweise umfasst die Vorrichtung mehrere, beispielsweise vier Abfüllstationen und eine entsprechende Anzahl von Wägevorrich- tungen, Füllarme, Ventilgruppen etc., wodurch das Befüllen einer grös- seren Anzahl von Aufnahmebehältern entsprechend beschleunigt werden kann.

Die Datenverarbeitungseinheit 2 weist an sich bekannte Funktionsgrup- pen wie Computer, Speichermedien, Bildschirmmonitor, Computermaus und dergleichen auf, welche zur Eingabe, Speicherung, Verarbeitung und Abfrage von Daten dienen. Wie nachfolgend anhand der massgebli- chen Verfahrensschritte näher erläutert, umfasst die Datenverarbei-

tungseinheit 2 insbesondere Mittel zur Eingabe, Speicherung, Verarbei- tung und Abfrage von mindestens einer Kompositions-Datenbank sowie Mittel zur Bestimmung von Abbildungsoperatoren, Mittel zur Eingabe von Attributvektoren, Mittel zur Berechnung von abgewandelten Rezeptur- vektoren und Mittel zur Übertragung von durch die Rezepturvektoren ge- prägten Steuerungssignalen an die Mischvorrichtung 4.

Mit der oben beschriebenen Vorrichtung lassen sich Rezepte und senso- rische Daten von Duft-und/oder Aromakompositionen-nachfolgend als "Kompositionen"bezeichnet-verwalten. Der Anwender kann die vor- handenen Datenbanken gezielt nach sensorischen Eigenschaften durch- forsten und sich die Rezepte der Kompositionen anzeigen lassen. Die Rezepturen lassen sich, wenn sie nicht die geforderten sensorischen Eigenschaften besitzen, mit Hilfe einer Abwandlungsprozedur modifizie- ren. Dabei werden mehrere neue Rezepte erstellt, welche den ge- wünschten sensorischen Eigenschaften genügen sollten. Grundlage der Abwandlungsprozedur sind die bereits bestehenden Basis-Komposi- tionen und deren sensorischen Bewertungen. Die Erhebung und Auswer- tung dieser Daten sowie die Funktionsweise der Abwandlungsprozedur werden nachfolgend näher beschrieben.

In der praktischen Anwendung hat es sich bewährt, Gruppen von Kom- positionen als sogenannte"Module"zu betrachten, wobei ein jedes Mo- dul einer gewünschten Duft-oder Aromarichtung zugehört. Die Entwick- lung eines derartigen Moduls ist in der Figur 2 dargestellt. Um beispiels- weise ein Modul für das Aroma von Mango zu erstellen, werden zu- nächst Fachliteratur und Datenbanken nach Komponenten durchforstet, die schon in Mangoaromen eingesetzt wurden oder natürlicherweise in der Frucht vorkommen. Nach erfolgter Auswahl von beispielsweise 10 bis 20 solcher Stoffkomponenten wird eine Gruppe von Kompositionen bereitgestellt, indem jeweils einige Stoffkomponenten miteinander ver-

mischt werden. Dabei werden je nach Anwendungsbereich neben den Aromakomponenten auch übliche Lösungsmittel, Trägersubstanzen und dergleichen mit vermischt. Mit der hier beschriebenen Vorrichtung wer- den die Stoffkomponenten in Reagenzgläser dosiert, die 8 bis 15 Gramm fassen, wobei bis zu 64 Kompositionen gleichzeitig hergestellt werden können. Jede so hergestellte Komposition ist durch einen Rezepturvek- tor charakterisiert, welcher die Mengenanteile der zur Bildung der Kom- position verwendeten Stoffkomponenten angibt.

In algebraischer Schreibweise lässt sich die Bildung von beispielsweise 14 Kompositionen K1 bis K14 aus beispielsweise 33 Stoffkomponenten Si bis S33 wie folgt darstellen : (K) = R (S) (1) wobei der Kompositionsvektor (K) ein Spaltenvektor der Dimension 14 und der Stoffkomponentenvektor (S) ein Spaltenvektor der Dimension 33 ist und wobei die Rezepturmatrix R eine Matrix mit 14 Zeilen und 33 Spalten ist. Das Matrixelement Raj stellt den Mengenanteil der Stoffkom- ponente Sj in der Komposition Ki dar. Ebenso kann die i-te Zeile der Re- zepturmatrix R als Zeilenvektor (RI) T interpretiert werden, der die Zu- sammensetzung der Komposition Kj darstellt, weshalb (Rs) T auch als Re- zepturvektor der Komposition Kl bezeichnet wird. (In der hier verwende- ten Notation werden Zeilenvektoren mit dem Index T für"transponiert" dargestellt).

Ein Ausschnitt einer Rezepturmatrix mit Mengenanteilen in Gewichtspro- zent ist nachfolgend in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 : Ausschnitt einer Rezepturmatrix si S2 S10 S33 2-Isopropyl-4-3-Hexenyl-... Ethanol.. Vanillin methylthiazol azetat Kl 0. 0072 0 99. 2267... 0 K2 0. 0066 0 99. 2079... 0.0023 K14 0 0. 145499. 4560... 0

Die so bereitgestellten Kompositionen werden anschliessend bezüglich ihrer sensorischen Attribute bewertet. Zweckmässigerweise kann in einer ersten Phase eine Vorausscheidung von ungeeignet erscheinenden Kompositionen wie auch eine Verfeinerung von geeignet erscheinenden Kompositionen vorgenommen werden. Zu diesem Zweck werden die Kompositionen bezüglich ihrer Aromacharakteristik beschnüffelt. Die Re- zepte der klar erkennbaren Mangoaromen werden verfeinert, produziert und wieder getestet. Die guten Mangoaromen werden danach in einer sauren Zuckerwasserlösung verkostet. Es kommt vor, dass gut riechen- de Aromen nicht dementsprechend gut schmecken und somit ebenfalls auszuscheiden sind.

Für die auf obige Weise ausgewählten"besten"Mangoaromen wird in der Folge eine quantitative Bewertung von sensorischen Attributen vor- genommen, wobei dies zweckmässigerweise in einem spezialisierten Sensorik-Labor durchgeführt wird. Dabei wird zu jeder Komposition ein zugeordneter Attributvektor gebildet, welcher den Bewertungsergebnis- sen der einzelnen sensorischen Attribute entspricht. In Analogie zu den oben eingeführten Rezepturvektoren (RI) T kann der Attributvektor einer Komposition Kj als Zeilenvektor (Am) T geschrieben werden, bzw. die Att- ributvektoren einer Gruppe von Kompositionen können als Attributmatrix

A dargestellt werden, wobei das Matrixelement Aim die Ausprägung des Attributes m in der Komposition Ki darstellt. Ein Ausschnitt einer Attri- butmatrix mit Merkmalsausprägungen auf einer Normskala von 0 bis 15 ist nachfolgend in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2 : Ausschnitt einer Attributmatrix A1 A2 A58 blumig im fruchtig im... hölzern im Aroma Aroma Aroma Kl 6. 92 4. 39 2. 03 K2 7. 54 4.75 2.18 K14 6. 43 3. 63 2. 97 Zweckmässigerweise wird nun im Sinne einer Datenreduktion eine Fak- <BR> <BR> torenanalyse (engl. auch"principal component analysis (PCA) "genannt) durchgeführt. Dabei werden Attribute auf Ähnlichkeiten in ihrer Struktur innerhalb der Attributmatrix untersucht. Pro extrahiertem Faktor wird ein Attribut ausgewählt, welches einerseits eine hohe Faktorladung hat und andererseits für die Aromarichtung am meisten Sinn macht. Nur die aus- gewählten Attribute können später im Rahmen des Abwandlungsverfah- rens gezielt verändert werden. Deshalb werden vor allem Attribute ge- wählt, die einen positiven Effekt auf das betrachtete Aroma bzw. den be- trachteten Duft haben. Es dürfte ja kaum erwünscht sein, beispielsweise ein bestehendes Mangoaroma später in Richtung einer stärker ausge- prägten Modrigkeit oder Hölzigkeit abzuwandeln. In der Praxis werden pro Modul ungefähr zehn sensorische Attribute ausgewählt. Dement- sprechend wird die Dimensionalität der Attributvektoren (Am) T reduziert, indem die Anzahl von Vektorkomponenten beispielsweise von 50 auf 10 reduziert wird.

Die verwendeten Rezepturvektoren sowie die ausgewählten Attributvek- toren werden in einer Kompositions-Datenbank derart abgespeichert, dass für jede Komposition die ihr zugeordneten Vektoren in Relation zu- einander und zur Komposition abrufbar sind.

Mit der oben beschriebenen Datenerhebung werden in einem multidi- mensionalen"Attributraum"einzelne Punkte bestimmt, wobei jede Kom- position eines Moduls einem Punkt im besagten Attributraum entspricht.

Dies ist schematisch in der Figur 3 für Kompositionen in einer durch zwei Attribute aufgespannten Ebene dargestellt. Um eine gezielte Abwand- lung der Attribute vornehmen zu können, sollten die sensorischen Attri- bute der bereitgestellten Kompositionen bezüglich ihrer einzelnen Attri- bute eine möglichst grosse Streuung aufweisen.

Im Hinblick auf eine Abwandlung einer bestehenden Komposition wird für das zugehörige Modul eine Attribut-Rezepturmatrix M erstellt. Das Matrixelement Mmj gibt dabei an, wie stark die Ausprägung des Attributes k durch den Mengenanteil der Stoffkomponente Sj geprägt wird. Diese Zusammenhänge werden beispielsweise mittels multipler linearer Reg- ression und/oder neuronaler Netze und/oder eines Expertensystems er- mittelt. Zweckmässigerweise werden die mit unterschiedlichen Methoden gewonnen Ergebnisse miteinander verglichen und bei Bedarf abgegli- chen. Dieses Verfahren ist schematisch in der Figur 4 dargestellt. Das Prinzip zur Bestimmung eines Matrixelementes M ist zudem in der Figur 5 veranschaulicht. Darin ist für jede der 14 Komponenten eines Moduls die Ausprägung des Attributs"blumig im Aroma"gegen den Mengenan- teil der Stoffkomponente"Butylazetat"aufgetragen. Die durch lineare Regression ermittelte Trendlinie zeigt, dass das Attribut Pfirsicharoma mit zunehmendem Mengenanteil von Butylazetat stärker ausgeprägt wird.

Ziel der vorgenannten Prozedur ist das Eruieren von Stoffkomponenten, die eine positive oder aber eine negative Hebelwirkung auf das interes- sierende Attribut haben. Eine positive Hebelwirkung bedeutet, dass die Erhöhung des Mengenanteils der betreffenden Stoffkomponente in ei- nem Aromarezept zu einer verstärkten sensorischen Wahrnehmung des interessierenden Attributes führt. Eine negative Hebelwirkung bedeutet demgegenüber, dass zur Verstärkung der sensorischen Wahrnehmung des interessierenden Attributes der Mengenanteil der betreffenden Stoff- komponente erniedrigt werden muss.

Die Attribut-Rezepturmatrix M kann als Matrixdarstellung eines Opera- tors verstanden werden, der zumindest in einem lokalen Bereich des Att- ributraumes eine Transformation von Rezepturvektoren auf Attributvekto- ren bewerkstelligt, was formell durch die folgende Gleichung ausge- drückt werden kann : (A) = M (R) (2) worin (A) und (R) nun die Attribut-und Rezepturvektoren in Spaltendar- stellung sind. Für eine bereits charakterisierte Komposition Ki mit zuge- hörigem Rezepturvektor (Ri) ergibt Gleichung (2) den zugehörigen Attri- butvektor (A ;). Die erforderliche Lokalität der obigen Transformation be- deutet, dass die Gleichung (2) auch für eine gegenüber der Komposition Kj leicht abgewandelten Komposition Ki'in guter Näherung gilt. Anders formuliert heisst dies, dass die Anwendung der Rechenvorschrift (2) auf einen gegenüber (Rj) leicht abgewandelten Rezepturvektor (Rj)'einen berechneten abgewandelten Attributvektor ergibt, der in guter Näherung dem Attributvektor (A ;)' der abgewandelten Komposition Ks'entspricht.

Wird nun in der Praxis eine neue Komposition mit vorgegebener Attri- butsausprägung gesucht, so ist im Prinzip das zur gerade geschilderten Prozedur inverse Problem zu lösen. Vorgegeben ist nunmehr der ge-

wünschte Attributvektor (Ason) und gesucht ist ein zugehöriger Rezeptur- vektor (Rson), welcher als Herstellungsvorschrift für die gesuchte Kompo- sition verstanden werden kann. Zweckmässigerweise wird man für diese Suche von einer bereits charakterisierten Komposition ausgehen, deren Attributsausprägung möglichst nahe bei der gewünschten ist. Es wird also eine Abwandlung einer bereits charakterisierten Komposition Kist mit Rezepturvektor Rist und Attributvektor Ajst vorgenommen.

Im einfachsten Fall könnte das Abwandlungsverfahren als sogenannte "trial and error"Prozedur durchgeführt werden, d. h. man könnte bei- spielsweise mit Hilfe eines Zufallsgenerators eine Vielzahl von neuen Rezepturvektoren in der Umgebung von (Rist) erzeugen und durch An- wendung von Gleichung (2) deren zugehörige Attributvektoren berech- nen. Dies wäre solang zu wiederholen, bis ein Attributvektor gefunden wird, der genügend nahe am gewünschten Attributvektor (Asoll) liegt.

Sinnvoller ist es allerdings, für die Abwandlungsprozedur eine statisti- sche Versuchsplanung zu verwenden. Eine mögliche Vorgehensweise wird nachfolgend näher erläutert.

Pro Attribut werden in der Regel vier bis zehn massgebliche Stoffkom- ponenten bestimmt. Sie werden nach ihrer Hebelwirkung positiv und ne- gativ in die Kategorien 1 bis 3 eingeteilt, wobei Kategorie 1 der grössten Hebelwirkung und Kategorie 3 der kleinsten Hebelwirkung entspricht. In die Kategorie 1 und 2 werden jeweils nur eine positive und eine negative Stoffkomponente eingeteilt, während der Kategorie 3 mehrere Stoffkom- ponenten zugeteilt werden können.

Die Tabelle 3 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt der Resultate einer Da- tenauswertung aus einem Modul für Apfelaroma. Es sind die Attribute "frisch im Geschmack"und"blumig im Aroma"und die dazu eruierten Stoffkomponenten aufgeführt, wobei die Stoffkomponenten codiert auf-

geführt sind. Wird zum Beispiel einem Apfelrezept die Stoffkömponente C335 zugegeben oder die Stoffkomponente C8 reduziert, sollte dieses Rezept blumiger im Geruch sein als das Basisrezept.

Tabelle 3 : Ausschnitt der Datenauswertung eines Moduls für Apfelaroma frisch im blumig im Geschmack Aroma Stoffkomponente Stoffkomponente Positive 1. Kategorie C13 C335 Hebelwirkung 2. Kategorie C11 C345 3. Kategorie C21 C164 C348 Negative 1. Kategorie C8 C163 Hebelwirkung 2. Kategorie C350 C8 3. Kategorie C12 Cil C14 C12 C74 C167 C163 C341 C345 C423

Wie oben beschrieben, lässt sich eine gegebene Rezeptur auswählen und danach durch deren Abwandlung die Ausprägung eines bestimmten Attributes gezielt verstärken. Dabei werden beispielsweise bis zu 14 neue Rezepturen nach einer eigens entwickelten Versuchsplanung er- zeugt. Die Versuchsplanung sieht vor, dem Basisrezept die aus der Da- tenauswertung stammenden Stoffkomponenten zuzugeben oder zu redu- zieren. In der Tabelle 4 ist der Ablauf der Versuchsplanung aufgezeigt.

In den ersten vier Rezepten werden die Konzentrationen derjenigen Stoffkomponenten mit einer positiven Hebelwirkung erhöht und bei den Rezepten 5 bis 8 werden die Konzentrationen der Stoffkomponenten mit einer negativen Hebelwirkung reduziert. Dabei können nur Stoffkompo- nenten reduziert werden, die in der Basisrezeptur enthalten sind. Ist also

die Stoffkomponente mit negativer Hebelwirkung der Kategorie 2 in der Basisformulierung nicht enthalten, so wird die Rezeptur Nummer 6 nicht generiert. Stoffkomponenten mit positiver Hebelwirkung werden dagegen immer zugegeben. Die Rezepte 9 bis 14 werden durch die Kombination der ersten acht Aktionen erstellt.

Tabelle 4 : Statistische Versuchsplanung Rezept Aktionen Beschreibung Nr. 1 A1 Zugabe der Komponente Kategorie 1 2 A2 Zugabe der Komponente Kategorie 2 3 A3 Zugabe der Komponenten Kategorie 1&2 4 A4 Zugabe der Komponenten aller Kategorien 5 S1 Reduktion der Komponente Kategorie 1 6 S2 Reduktion der Komponente Kategorie 2 7 S3 Reduktion der Komponenten Kategorie 1&2 8 S4 Reduktion der Komponenten aller Kategorien 9 A4 & S4 Aktion A4 & S4 zusammen 10 A4 & S3 Aktion A4 & S3 zusammen 11 A3. & S4 Aktion A3 & S4 zusammen 12 A1 & S1 Aktion A1 & S1 zusammen 13 A2 & S2 Aktion A2 & S2 zusammen 14 A3 & S2 Aktion A3 & S2 zusammen

Aus der Versuchsplanung geht demnach hervor, welche Stoffkomponen- ten erhöht oder reduziert werden müssen. Die absolute Masse dieser Änderungen muss jedoch für jede Stoffkomponente einzeln berechnet werden und wird wie folgt durchgeführt.

Zuerst wird für jede Stoffkomponente die Differenz zwischen dem maxi- malen je eingesetzten Mengenanteil Rmax und dem minimalen je einge- setzten Mengenanteil Rmin über alle Rezepturen des betrachteten Moduls

bestimmt. Das Ergebnis wird durch die Differenz zwischen der maxima- len Ausprägung Amax und der minimalen Ausprägung Amin eines Attribu- tes über alle Rezepturen des betrachteten Moduls dividiert : x1 = (Rmax-Rmin)/ (Amax-Amin) (3) In einem weiteren Schritt wird der in der Basisrezeptur eingesetzte Men- genanteil Rlst der Stoffkomponente dividiert durch die sensorische Be- wertung des Attributs der gewählten Rezeptur.

X2 = Rist/A jst (4) Diese Berechnung entfällt, wenn die Stoffkomponente nicht in der Basis- rezeptur vorhanden ist, da dann Rist gleich Null ist.

Im nächsten Schritt wird der Mittelwert der beiden oben berechneten Werte berechnet. x = (xi + xs)/2 (5) Diese Berechnung entfällt, wenn die zweite Berechnung entfällt. In die- sem Fall ist x = x1.

In einem letzten Schritt wird die Differenz zwischen der gewünschten Attributsausprägung Asot) und der sensorischen Bewertung Aist des Attri- buts der gewählten Rezeptur mit dem Resultat von Gleichung (5) multip- liziert : AR = x (Asoll-Aist) (6)

Das Ergebnis AR ist nun der Mengenanteil der betrachteten Stoffkompo- nente, welcher der Basisrezeptur dazugegeben oder in der Basisrezep- tur reduziert wird. Falls AR negativ ist und der Betrag von AR den Men- genanteil Rist der Stoffkomponente in der Basisrezeptur übersteigt, wird diese Stoffkomponente aus dem Rezept gestrichen.

Die obige Berechnung ist auf eine Verstärkung eines Attributes ausge- legt, kann aber auf analoge Art und Weise auch für die Abschwächung eines Attributes verwendet werden.

Ein Beispiel für die Visualisierung des Attributvektors einer einzelnen Komposition in Form eines Polardiagrammes (auch"Spiderweb"ge- nannt) ist in der Figur 6 wiedergegeben. Dabei ist jedem Attribut ein von einem gemeinsamen Zentrum ausgehender Strahlabschnitt zugeordnet, dessen Länge ein Mass für die Ausprägung des betreffenden Attributs ist. Die Strahlen sind dabei winkelmässig äquidistant angeordnet. Bei der gezeigten Komposition ist das Attribut"Citrus"am wenigsten und das Attribut"Vanille"und"Frisch"am stärksten ausgeprägt. Eine derar- tige Darstellung ist für eine interaktive Abwandlung von Kompositionen gut geeignet. Dabei kann beispielsweise mittels einer Computermaus das am Bildschirm dargestellte Polardiagramm gezielt verändert werden und damit ein abgewandelter Attributvektor für eine gewünschte neue Komposition vorgegeben werden.