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Anordnung zur Überwachung der Temperatur in
Gefrier- oder Kühlanlagen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung der Temperatur in Gefrier- oder Kühlanlagen und wird im folgenden im Zusammenhang mit dem Anzeichen des Auftauens von Lebensmitteln in einer solchen Anlage beschrieben, die, um sie vor dem Verderben zu schützen, ständig gefroren sein müssen.
Die Erfindung kann jedoch auch im Zusammenhang mit jedem andern Gegenstand oder Stoff verwendet werden, der in gefrorenem Zustand aufbewahrt werden muss.
Bekannt ist die Verwendung von Leuchtstoffen, die durch Strahlung so angeregt werden können, dass sie Temperaturänderungen durch eine infolge dieser Strahlung auftretende Änderung in der Intensität und Farbzusa1l1mensetzung ihrer Emissionsstrahlung anzeigen, doch sind diese Leuchtstoffe für den Zweck der
Erfindung insofern nicht geeignet, als sie den Temperaturänderungen dauernd folgen und somit nicht in der
Lage sind, anzuzeigen, dass zu irgendeinem Zeitpunkt eine bestimmte kritische Temperatur überschritten wurde.
Die erfindungsgemässe Anordnung verwendet einen bekannten Stoff, der eine chemische Verbindung oder eine Mischung aus Verbindungen in Lösung enthält und durch Bestrahlung mit Licht bestimmter Fre- quenz von einem normalen Lichtabsorptionszustand in einen andern übergeführt werden kann, und der über einer bestimmten kritischen Temperatur immer in seinen normalen Zustand zurückkehrt und in diesem bleibt.
Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, solche aktivierbaren Stoffe für eine Anordnung zur bleibenden Anzeige einer Überschreitung einer kritischen Temperatur in Kühlanlagen zu verwenden.
Demnach besteht die Erfindung aus einer Anordnung zur Überwachung der Temperatur in Gefrierund Kühlanlagen mit einem Stoff, der einen von zwei verschiedenen Lichtabsorptionszuständen annehmen kann und durch die Bestrahlung mit Licht einer bestimmten Frequenz von dem einen in den andern Zustand überwechselt und in dem einen von den beiden Zuständen nur dann stabil bleibt, wenn er unter einer auf oder unterhalb des Gefrierpunktes liegenden kritischen Temperatur gehalten wird.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Stoff in dem ersten der beiden Zustände in der Kühlanlage angeordnet ist, so dass er so lange stabil bleibt, wie die Temperatur auf oder unter dem kritischen Punkt liegt, jedoch in den zweiten Zustand übergeht, sobald die Temperatur über den kritischen Punkt steigt, und unabhängig von dem weiteren Temperaturverlauf diesen zweiten Zustand beibehält.
In flüssiger Lösung kann der Stoff gut in mikroskopischen Kapseln enthalten sein, um das Lösungsmittel gegen Verdunstung zu schützen und um zu verhindern, dass es entweicht oder wegfliesst. Die Lösung kann aber auch fest sein und als fester Lösungsrückstand auf die gefrorenen Lebensmittel oder deren Verpackung aufgebracht sein. Es ist auch möglich, einen sich an den Lebensmitteln bzw. auf deren Verpackung befindlichen Anhänger damit zu versehen, der seinen Platz auch im Gefrierfach selbst haben kann, in dem die Lebensmittel aufbewahrt werden. In derselben Weise kann auch die eingekapselte flüssige Lösung verwendet werden. Die flüssige Lösung des Materials in den Kapseln reagiert etwas schneller als die trockene, feste Lösung.
Der flüssige Teil des Breies, der ein Bindemittel enthalten kann, wird vorzugsweise verdampft, so dass eine scheinbar trockene Kapselschicht übrigbleibt, deren Kapseln jeweils
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ein flüssiges Tröpfchen der Lösung enthalten.
In der Beschreibung werden Beispiele beider Lösungsarten gebracht. Die feste Lösung kann selbsttra- gend sein und gegebenenfalls einen Weichmacher enthalten.
Die Temperatur der einzelnen Lebensmittel, die erforderlich ist, um diese zuverlässig gefroren zu halten, so dass sie nicht verderben oder sich zersetzen, ist verschieden und wird als Taupunkt bezeichnet, da es keine feststehende Temperatur gibt, bei der ein bestimmtes Nahrungsmittel gefriert oder taut, da jedes Nahrungsmittel aus mehreren Komponenten besteht. Die Erfahrung hat gezeigt, dass -200C eine' ziemlich sichere Temperatur für die meisten Lebensmittel ist. Daher sind die meisten Gefrieranlagen so eingestellt, dass sie ungefähr diese Temperatur halten. Es gibt verschiedene aktivierbare Stoffe, die in der erfindungsgemässen Anordnung verwendet werden können.
Diese können entsprechend der Temperatur und Zeit ausgewählt werden, die notwendig ist, um sie durch Tauen wieder in den farblosen Zustand zu- rückzuversetzen, nachdem sie in den farbigen Zustand aktiviert wurden. Als Beispiele werden einige Stof- fe genannt, die für die erforderliche Tautemperatur geeignet sind. Ihr Aufbau ist in den Fig. 1-8 dar- gestellt.
Zu den am besten für die Ausführung der Erfindung geeigneten Stotten gehören Derivate von 1. 3, 3-Tri- methylspiro- (2. H-1'-Benzopyran-2, 2'-Indolin), dessen Aufbau der Fig. 1 entspricht. Zu diesen Derivaten. die bei Tautemperatur in Lösung alle farblos sind, und, wenn sie auf dem Gefrierpunkt ultravioletter
Strahlung ausgesetzt werden, farbig werden, gehören die Derivate mit den Substituenten 6'-Brom, 7,. -
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gut geeignet. Sie besitzen eine graublaue Farbe, die durch ultraviolette Lichtbestrahlung unter Gefrierbedingungen erzeugt wird, und werden bei Tautemperatur farblos.
Die farbbildenden Verbindungen der Fig. 3-8, von denen nur die Strukturformeln gezeigt sind, weisen die folgenden Farben auf, wenn sie unter Gefrierbedingungen ultraviolettem Licht ausgesetzt werden :
Fig. 3 - graublau
Fig. 4 - graublau
Fig. 5 - grün
Fig. 6'- von gelb-orange bis rot-blau
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Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird 1 Gew. -oJodes in Fig. 1 gezeigten 6'-Methoxy- 8'-Nitro-Derivatesvon 1, 3, 3-Trimethylspiro- (2'H-l'-benzopyran-2, 2'-indolin) in chloriertem Diphenyl mit 60% Chlorgehalt gelöst und in bekannter Weise wie folgt feinverkapselt : 20 g Gummiarabikum werden in 160 g Wasser gelöst und in 80 g der chlorierten Diphenyllösung emulgiert. Diese Emulsion wird mit einem Sol aus 20 g Schweinehautgelatine mit einem isoelektrischen Punkt von pH = 8 und 160 g Wasser gemischt. Der pH-Wert der Kolloid-Öl-Mischung liegt bei 4,5 und wird auf 5 erhöht. Als nächstes werden 500 g Wasser zu der Mischung hinzugefügt, und der pH-Wert wird langsam wieder auf 4, 5 gebracht, so dass der Komplexkoacervatbereich erreicht wird.
Für diese Einstellung des pH-Wertes kann eine 101vigne Essigsäure verwendet werden. Je nach der gewünschten Öltropfengrösse und der Endgrösse der Kapselaggregate wird mehr oder weniger als 500 g Wasser verwendet. Ganz allgemein kann gesagt werden, dass umso mehr Wasser benötigt wird, je grösser die Öltropfen sind, und die Kapseln umso kleiner werden, je weniger Wasser verwendet wird.
In allen vorgenannten Schritten werden die Bestandteile auf einer Temperatur von 500C gehalten. und die Mischung wird ständig gerührt, jedoch nicht so stark, dass Schaum entsteht. Dadurch, dass der pH-Wert wieder auf 4,5 gebracht wird, gelangt die Mischung in den Komplexkoacervatbereich, und das komplexe Kolloid wird um die Öltröpfchen abgelagert. Um die Kapseln zu härten, werden der Mischung bei 500C unter Rühren 3, 5 g einer 37% gen wässerigen Lösung von Formaldehyd zugesetzt. Um den Härtungsvorgang abzuschliessen, muss eine anschliessende pH-Wert-Einstellung die Mischung nach der Gelatinierung in den alkalischen Bereich bringen.
Als nächstes wird die Mischung dadurch gelatiniert, dass die Temperatur innerhalb einer halben Stun-
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de unter Rühren auf 100C gesenkt wird, worauf das komplexe Kapselmaterial ein Gel bildet, in dem die Öltröofchen flüssig bleiben. Anschliessend wird der pH-Wert durch Zusetzen einer 20%gen wässerigen Lö- sung von Natriumhydroxyd auf 9 angehoben. An Stelle des Natriumhydroxyds kann gegebenenfalls auch
Natriumkarbonat verwendet werden. Es ergibt sich ein Brei aus mikroskopischen Kapseln, die das aktivier- bare Material in Lösung enthalten, und dieser Brei kann auf die Lebensmittel oder auf deren Verpackung oder einen Anhänger aufgetragen und getrocknet werden. Durch ultraviolettes Licht wird das Material ak- tiviert und färbt sich grün.
Die Färbung bleibt bei Zimmertemperatur (20 C) etwa 1 min lang erhalten.
Am besten wird das Kapselmaterial unter Gefrierbedingungen aktiviert, um zu vermeiden, dass es zu früh in den farblosen Zustand zurückkehrt. Es kann ein Stück absorbierendes Papier in den Kapselbrei einge- taucht und dann getrocknet werden, um eine Eisbildung und die daraus folgende Verdeckung des Kapsel- inhaltes zu verhindern. Nach Bestrahlung mit ultraviolettem Licht wird dieses Papier in das Gefrierfach gelegt. Weiterhin kann der Brei auf die Lebensmittel oder deren Verpackung aufgetragen und vorzugswei- se im trockenen Zustand aktiviert werden. Andere der genannten Verbindungen können an Stelle oder ge- mischt mit der bevorzugten Verbindung verwendet werden, wobei jede Verbindung der Mischung ihre eigenen Eigenschaften überträgt.
Falls erforderlich, können die Kapseln aus dem Wasser ausgefiltert und getrocknet werden, so dass sie ein trockenes Pulver bilden, das in einem Gefäss, beispielsweise einer durchsichtigen Tüte oder Flasche, aufbewahrt wird, die dann zusammen mit den Lebensmitteln gelagert wird. Diese Tüte oder Flasche kann dann zur Aktivierung der ultravioletten Bestrahlung ausgesetzt wer- den.
Als zweites Beispiel können mehrere Gewichtsprozent einer beliebigen der erwähnten Verbindungen oder ihrer Mischungen in Äthanol gelöst und in durchsichtige geschlossene Phiolen gefüllt werden, die unter Gefrierbedingungen bestrahlt und dann in das Gefrierfach gestellt werden. Da der Gefrierpunkt des Äthanols bei-117 C liegt, gefriert die Lösung in der Phiole nicht, und es kann von Zeit zu Zeit beob- achtet werden, ob ein Tauen erfolgt. Für die aktivierbaren Verbindungen kann jedes Lösungsmittel ver- wendet werden. Wenn es nicht verdunstet, kann es in einem offenen Behälter aufbewahrt oder von einem absorbierenden Träger, wie z. B. Filterpapier, Löschpapier oder Tuch, absorbiert sein.
Als drittes Beispiel wird das aktivierbare Material mit Hilfe einer Mischung aus Toluol, Äthanol und Aceton, die alle leicht verdunsten, um Cellulosebutyrat gemischt, und es wird ein Film oder eine dünne
Platte hergestellt, die nach der Verdunstung der verdunstbaren Komponenten fest wird. Es wird z. B.
1 Gew. -0/0 des 6. -Methoxy-8'-nitro-Derivates der Verbindung der Fig. 1 in einer Mischung aus 750g Cellulosebutyrat, 750 g chloriertem Diphenyl (600/0 Chlorgehalt), 960 g Toluol, 240 g Äthanol, und 300 g Aceton gelöst. Diese Lösung wird dann als trockenbarer Überzug aufgetragen oder zu einer festen dünnen Platte verarbeitet, die wie beschrieben, verwendet wird. Weitere filmbildende Lösungsmittel für das aktivierbare Material sind Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylmethyläther-MaleinsäureanhydridMischpolymerisat, Polyäthylen- Maleinsäureanhydrid-Mischpolymerisat, Polyvinylbutyrat, Polyäthylen, Äthylcellulose und regenerierte Cellulose.
Alle als Beispiele beschriebenen Produkte sind dadurch aktivierbar, dass sie einer starken elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt werden, deren Wellenlängen grösstenteils kürzer als 4000 sind ; die Aktivierung wird vorzugsweise bei Gefriertemperaturen ausgeführt.
Es sind auch andere Verbindungen bekannt, die die Eigenschaft aufweisen, sich zu färben, wenn sie bei Gefriertemperaturen von Lebensmitteln ultraviolettem Licht ausgesetzt werden, und die beim Fehlen des ultravioletten Lichtes beim Taupunkt der Lebensmittel wieder in den farblosen Zustand zurückkehren. Zu diesen gehören die Fulgide und Leukozyanide derTriphenylmethan-Farbstoffe. Diese reagieren jedoch nicht so gut wie die bevorzugten Verbindungen.
Obgleich die Erfindung an Hand verschiedener Beispiele beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass sie sich nicht auf diese beschränkt.
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