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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Sicherheitsetikett für Gefriergut. Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Sensorelement zur kapazitiven Überprüfung der Kühlkette von gefrorenen Gutem.
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In der heutigen Zeit ist der Kauf von Lebensmitteln als Tiefkühlwaren alltäglich geworden. Der Kunde kann dabei aber nicht überprüfen, ob bei dieser Tiefkühlware die Kühlkette eingehalten wurde oder ob die Ware, z. B. beim Transport, zwischenzeitlich schon einmal aufgetaut oder angetaut wurde. Ein Auftauen stellt in erster Linie nicht nur eine Qualitätsminderung der Ware dar, sondern kann bei kritischen Lebensmitteln, wie z. B. Fisch, sogar gesundheitsgefährdend oder gesundheitsschädlich sein. In der kurzen Auftauzeit können sich pathogene Mikroorganismen, wie z. B. Bakterien oder Schimmelpilze, die bei vielen Produkten und insbesondere bei Naturprodukten nicht vollkommen vermeidbar sind, auf und in der Ware exponentiell verbreiten.
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Es sind in die Verpackung integrierte Datenlogger bekannt, die die Temperatur der Ware protokollieren. Dies ist allerdings sehr aufwendig und teuer und hat sich insbesondere für den Endverbraucher nicht durchgesetzt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges und kostengünstiges Konzept zur Überprüfung der Kühlkette von gefrorenen Gütern zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitsetikett für Gefriergut gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Sicherheitsetikett für Gefriergut. Das Sicherheitsetikett weist einen Volumenbereich, der zumindest teilweise mit einem Fluid gefüllt ist, und ein Indikatorelement, das zumindest einem Abschnitt des Volumenbereichs zugeordnet ist, auf. Das Fluid weist eine physikalische Eigenschaft auf und ist so ausgebildet, dass sich bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur für das Gefriergut die physikalische Eigenschaft ändert, so dass sich eine Menge des Fluids in dem Abschnitt des Volumenbereichs irreversibel ändert und sich eine extern erfassbare Indikatoreigenschaft des Indikatorelements ändert.
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Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das Sicherheitsetikett einen Volumenbereich und ein Indikatorelement auf. Der Volumenbereich, z. B. eine Kammer, ein Behälter oder ein Gefäß, ist mit einem Fluid bzw. zumindest teilweise mit einem Fluid, wie z. B. einer Flüssigkeit oder einem Gas, gefüllt. Das Indikatorelement ist dem Volumenbereich oder zumindest einem Abschnitt des Volumenbereichs zugeordnet, so dass eine Indikatoreigenschaft des Indikatorelements von dem Fluid bzw. von einer Menge des Fluids in dem Abschnitt des Volumenbereichs abhängig ist. Das Fluid weist eine physikalische Eigenschaft, wie z. B. ein Aggregatszustand oder eine Viskosität, auf und ist ausgebildet, um bei Erreichen bzw. Überschreiten der Grenztemperatur die physikalische Eigenschaft zu ändern. Durch die Änderung der physikalischen Eigenschaft des Fluids ändert sich eine Menge des Fluids in dem Abschnitt des Volumenbereichs irreversibel, wodurch sich die Indikatoreigenschaft des Indikatorelements, die extern erfassbar ist, ändert.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1a eine schematische Ansicht eines Sicherheitsetiketts für Gefriergut gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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1b eine schematische Ansicht eines Sicherheitsetiketts für Gefriergut gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Ansicht eines Sicherheitsetiketts für Gefriergut gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine schematische Ansicht eines Sicherheitsetiketts für Gefriergut gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar ist.
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1a zeigt eine schematische Ansicht eines Sicherheitsetiketts 100 für Gefriergut gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Sicherheitsetikett 100 weist einen Volumenbereich 102, der zumindest teilweise mit einem Fluid 104 gefüllt ist, und ein Indikatorelement 106, das zumindest einem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 zugeordnet ist, auf. Das Fluid weist eine physikalische Eigenschaft auf und ist so ausgebildet, dass sich bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur für das Gefriergut die physikalische Eigenschaft ändert, so dass sich eine Menge des Fluids 104 in dem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 irreversibel ändert und sich eine extern erfassbare Indikatoreigenschaft des Indikatorelements 106 ändert.
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Gemäß dem Konzept der vorliegenden Erfindung weist das Sicherheitsetikett 100 einen Volumenbereich 102 und ein Indikatorelement 106 auf. Der Volumenbereich 102 ist zumindest teilweise mit einem Fluid, wie z. B. einer Flüssigkeit oder einem Gas, gefüllt. Das Indikatorelement 106 ist zumindest einem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 zugeordnet, wobei eine Indikatoreigenschaft des Indikatorelements 106 von dem Fluid bzw. einer Menge des Fluids 104 in den Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 abhängig ist. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur für das Gefriergut ändert sich eine physikalische Eigenschaft des Fluids 104, wie z. B. ein Aggregatzustand oder eine Viskosität. Durch die Änderung der physikalischen Eigenschaft des Fluids 104 ändert sich eine Menge des Fluids 104 in dem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 irreversibel, wodurch sich auch die Indikatoreigenschaft des Indikatorelementes 106 ändert. Die Indikatoreigenschaft des Indikatorelements 106 ist extern, z. B. über die Indikatoranschlüsse 110 erfassbar.
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Beispielsweise kann der Volumenbereich 102 mit Wasser oder zumindest teilweise mit Wasser im festen Aggregatzustand gefüllt sein, wobei sich bei Überschreiten der vorgegebenen Grenztemperatur (z. B. Schmelztemperatur) der Aggregatzustand des Wassers 104 von fest zu flüssig ändert, so dass sich eine Menge des Wassers in dem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 irreversibel ändert. Durch das Auslesen der extern erfassbaren Indikatoreigenschaft des Indikatorelements 106 kann somit die Kühlkette von gefrorenen Gittern (Gefriergut) überprüft werden.
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Selbstverständlich kann anstelle von Wasser auch ein anderes Fluid, wie z. B. Kohlenstoffdioxid, verwendet werden. Ferner ist es möglich, das Fluid mit einem Stoff zu durchmischen, um die vorgegebene Grenztemperatur anzupassen. Beispielsweise kann Wasser mit Salz oder Alkohol durchmischt werden, um die Schmelztemperatur herabzusetzen. Ferner können zur Überwachung der Kühlkette eines Gefrierguts eine Mehrzahl von Sicherheitsetiketten 100 mit unterschiedlichen Grenztemperaturen verwendet werden. So könnten beispielsweise drei Sicherheitsetiketten 100 mit drei unterschiedlichen Grenztemperaturen (z. B. –20°C, –10°C und 0°C, oder –15°C, –7°C und 0°C) verwendet werden, um die Güte der Kühlkette des Gefrierguts zu überprüfen.
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Bei Ausführungsbeispielen kann die Indikatoreigenschaft eine kapazitive Eigenschaft sein. In diesem Fall kann das Indikatorelement 106 ein Kondensator 106 sein. Der Kondensator 106 kann dem zumindest einen Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 zugeordnet sein. Dabei kann sich durch die irreversible Änderung der Menge des Fluids 104 in dem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 ein extern erfassbarer Kapazitätswert des Kondensator 106 ändern.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Indikatoreigenschaft eine induktive Eigenschaft sein. In diesem Fall kann das Indikatorelement 106 eine Induktivität 106 sein. Die Induktivität 106 kann dem zumindest einem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 zugeordnet sein. Dabei kann sich durch die irreversible Änderung der Menge des Fluids 104 in dem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 ein extern erfassbarer Induktivitätswert der Induktivität 106 ändern.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Indikatoreigenschaft eine resistive Eigenschaft sein. In diesem Fall kann das Indikatorelement 106 zwei Indikatorplatten umfassen. Die zwei Indikatorplatten können dem zumindest einem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 zugeordnet sein. Dabei kann sich durch die irreversible Änderung der Menge des Fluids 104 in dem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 eine extern erfassbare elektrische Leitfähigkeit zwischen den zwei Indikatorplatten ändern.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Indikatoreigenschaft eine optische Eigenschaft sein. In diesem Fall kann das Indikatorelement 106 ein optisches Element sein. Das optische Element 106 kann dem zumindest einem Abschnitt 108 des Volumenbereich 102 zugeordnet sein. Dabei kann sich durch die irreversible Änderung der Menge des Fluids 104 in dem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 ein extern erfassbarer Transmissionswert oder Reflexionswert ändern. Beispielsweise kann das optische Element 106 ausgebildet sein, um eine optische Transmissionsmessung oder Reflexionsmessung durchzuführen, um z. B. den Transmissionswert oder Reflexionswert zu erhalten.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei denen die Indikatoreigenschaft eine kapazitive Eigenschaft ist. Die nachfolgende Beschreibung ist jedoch genauso auf Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anwendbar, bei denen die Indikatoreigenschaft eine induktive Eigenschaft, eine resistive Eigenschaft und/oder eine optische Eigenschaft ist.
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1b zeigt eine schematische Ansicht eines Sicherheitsetiketts 100 für Gefriergut gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu 1a erstreckt sich der Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102, dem der Kondensator 106 zugeordnet ist, über den gesamten Volumenbereich 102. Dabei kann sich die Menge des Fluids 104 in dem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 bzw. in dem Volumenbereich 102 durch Eintreten oder Austreten aus dem Volumenbereich 102 ändern.
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Beispielsweise kann der Volumenbereich 102 mit Wasser 104 oder zumindest teilweise mit Wasser 104 im festen Aggregatzustand gefüllt sein, wobei sich bei Überschreiten der vorgegebenen Grenztemperatur der Aggregatzustand des Wassers 104 von fest zu flüssig ändert, so dass das Wasser 104 aus dem Volumenbereich 102 bzw. aus dem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 austritt. Ferner kann der Volumenbereich 102 (zumindest teilweise) mit Kohlenstoffdioxid 104 im festen Aggregatzustand gefüllt sein, wobei sich bei Überschreiten der vorgegebenen Grenztemperatur der Aggregatzustand des Kohlenstoffdioxids 104 von fest zu gasförmig ändert, so dass das Kohlenstoffdioxid 104 aus dem Volumenbereich 102 bzw. aus dem Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102 austritt.
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Ferner kann der Volumenbereich 102 eine Trennmembran 112 aufweisen, die ausgebildet ist, um bei Überschreiten der vorgegebenen Grenztemperatur das Fluid 104 passieren zu lassen. Beispielsweise kann die Trennmembran 112 vor dem Überschreiten der vorgegebenen Grenztemperatur für das Fluid 104 unpassierbar sein. Bei Überschreiten der vorgegebenen Grenztemperatur kann die Trennmembran 112 für das Fluid 104 durchlässig bzw. passierbar werden, so dass das Fluid 104 aus dem Volumenbereich 102 austreten kann und sich somit die Menge des Fluid 104 in dem Abschnitt 108 des Volumenbereich 102 ändert.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines Sicherheitsetiketts 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu den 1a und 1b ist der Volumenbereich 102 in einen ersten Teilvolumenbereich 102_1, der zumindest teilweise mit dem Fluid 104 gerillt ist, und in einen zweiten Teilvolumenbereich 102_2 unterteilt, wobei das Fluid 104 bei der Änderung der physikalischen Eigenschaft (Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur) zumindest teilweise in den zweiten Teilvolumenbereich 102_2 gelangt, wodurch sich eine Menge des Fluids 104 in dem ersten Teilvolumenbereich 102_1 verringert und in dem zweiten Teilvolumenbereich 102_2 erhöht.
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Wie in 2 gezeigt ist, kann der Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102, dem der Kondensator 106 zugeordnet ist, der erste Teilvolumenbereich 102_1 sein. In diesem Fall verringert sich die Menge des Fluids 104 in dem Abschnitt 108 (erster Teilvolumenbereich 102_1) irreversibel, so dass sich der extern erfassbaren Kapazitätswert des Kondensators ebenfalls irreversibel ändert. Selbstverständlich kann auch der Abschnitt 108 des Volumenbereichs 102, dem der Kondensator 106 zugeordnet ist, der zweite Teilvolumenbereich 102_2 sein. In diesem Fall erhöht sich die Menge des Fluids 104 in dem Abschnitt 108 (zweiter Teilvolumenbereich 102_1) irreversibel, so dass sich der extern erfassbaren Kapazitätswert des Kondensators ebenfalls irreversibel ändert.
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Bei Ausführungsbeispielen kann der zweite Teilvolumenbereich 102_2 ausgebildet sein, um das Fluid 104 derart aufzunehmen, dass das Fluid 104 bei einer erneuten Änderung der physikalischen Eigenschaft (z. B. Unterschreiten der vorgegebenen Grenztemperatur) nicht zurück in den ersten Teilvolumenbereich 102_1 gelangt.
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Bei Ausführungsbeispielen kann der erste Teilvolumenbereich 102_1 eine Rückhaltematrix aufweisen, die ausgebildet ist, um dass Fluid 104 vor der Änderung der physikalischen Eigenschaft mechanisch zu fixieren. Beispielsweise kann das Fluid 104 Wasser sein und die Rückhaltematrix ein Gitter bzw. eine Gitterstruktur, die z. B. parallel oder vertikal zu dem Kondensator 106 verläuft, und das Wasser 104 im festen Aggregatzustand mechanisch fixiert, um z. B. zu verhindern, dass das Wasser im festen Aggregatzustand (Eis) durch Verrutschen in den zweiten Teilvolumenbereich 102_2 gelangt.
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Bei Ausführungsbeispielen kann der zweite Teilvolumenbereich 102_2 eine Kapillarmatrix aufweisen, die ausgebildet ist, um das Fluid nach der Änderung der physikalischen Eigenschaft aufzunehmen. Beispielsweise kann das Fluid 104 Wasser sein und die Kapillarmatrix ein Schwamm, die ausgebildet ist, um das Wasser 104 im flüssigen Aggregatzustand aufzusaugen bzw. aufzunehmen.
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Bei Ausführungsbeispielen kann der Volumenbereich 102 eine Trennmembran zwischen dem ersten Teilvolumenbereich 102_1 und dem zweiten Teilvolumenbereich 102_2 aufweisen, wobei die Trennmembran ausgebildet ist, um nach dem Erreichen der Grenztemperatur für das Fluid 104 passierbar zu sein. Beispielsweise kann die Trennmembran eine Gitterstruktur bzw. ein Gitter sein, welches für das Fluid 104 im festen Aggregatzustand unpassierbar ist, jedoch bei Erreichen der Grenztemperatur (z. B. Schmelztemperatur) für das Fluid passierbar ist.
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Das Sicherheitsetikett 100 für Gefriergut (Sensorelement 100) gemäß dem Konzept der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, zwischen schon einmal aufgetauten und nicht aufgetauten Gütern (Gefriergut) zu unterscheiden. Dieses Sensorelement 100 kann einem gefrorenen Gut (z. B. Tiefkühlware) beigegeben werden und über ein elektrisches Signal Auskunft darüber geben, ob die Ware (Gefriergut) seit ihrem Einfrieren schon einmal aufgetaut worden ist. Dies ermöglicht es, eine fehlerhafte Kühlkette zu detektieren. Hierzu kann eine Stelle am gefrorenen Gut verwendet werden, die am schnellsten zum Auftauen neigt. Bei Tiefkühlwaren könnte das Sensorelement deshalb in die Verpackung integriert werden. Zwei Kontaktflächen (Kondensatoranschlüsse) 110, z. B. an der Außenseite der Verpackung können zum Abgreifen des Signals (Kapazitätswert des Kondensators 106) dienen.
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3 zeigt eine schematische Ansicht eines Sicherheitsetiketts 100 für Gefriergut gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 zu sehen ist und bereits anhand der 2 ausführlich erläutert wurde, weist das Sicherheitsetikett (Tausensor) 100 einen ersten Teilvolumenbereich (erste Kammer) 102_1 und einen zweiten Teilvolumenbereich (zweite Kammer) 102_2 auf. In der ersten Kammer 102_1 kann eine Rückhaltematrix 114 (z. B. ein dünnes Drahtgeflecht) integriert sein, während in der zweiten Kammer 102_2 eine saugstarke Kapillarmatrix 116 (z. B. ein Schwamm) integriert sein kann. In die erste Kammer 102_1 kann Wasser eingefüllt und tiefgefroren werden. Durch die Rückhaltematrix 116 verrutscht dabei das entstehende Eis im Volumenbereich (Sensorraum) 102 nicht. In diesem Zustand kann das Sensorelement 100 mit der zweiten Kammer 102_2 komplettiert werden und mit der Verpackung der Tiefkühlware kombiniert werden. Wird nun die Kapazität am Plattenkondensator 106, welcher mit seinem elektrischen Feld die (komplette) erste Kammer 102_1, jedoch nicht die zweite Kammer 102_2 durchdringt, gemessen, so ergibt sich ein bestimmter bzw. vorgegebener Kapazitätswert. Dieser Kapazitätswert kann ein Referenzwert dafür darstellen, dass die Ware die vorgegebene Grenztemperatur nicht überschritten hat, d. h. noch nicht aufgetaut ist.
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Solange das Sensorelement 100 und damit auch die Tiefkühlware ordnungsgemäß gekühlt werden und es zu keinem Tauvorgang kommt, ändert sich die Kapazität bzw. der Kapazitätswert des Sensors 100 nicht. Sollte es jedoch zu einem Auftauvorgang kommen, so taut das Wasser in der ersten Kammer 102_2 des Sensors 100 auf und wird von der Kapillarmatrix 116 der zweiten Kammer 102_2 aufgesogen. Dieser Vorgang ist nicht reversibel bzw. irreversibel, der Tauvorgang wird also im Tausensor 100 gespeichert. Wird nun das Gefriergut wieder neu eingefroren und zum Verkauf angeboten, ist es mit einer Erfassung des Kapazitätswerts des Kondensators 106 (einfachen Kapazitätsmessung) möglich, den Auftauvorgang nachzuweisen, da sich der Kapazitätswert bzw. die Kapazität des Plattenkondensators 106 durch das Entfernen des Wassers 104 aufgrund des großen Unterschiedes in der relativen Dielektrizitätskonstante von Wasser (☐r ≈ 80) bzw. Eis (☐r ≈ 100) und Luft (☐r ≈ 1) stark verändert.
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Ferner kann der Sensor 100 eine Trennmembran 118 zwischen der ersten Kammer 102_1 und der zweiten Kammer 102_2 als Aktivator für den Sensor 100 aufweisen. Die Trennmembran 118 kann ausgebildet sein, um die erste Kammer 102_1 und die zweite Kammer 102_2 vor dem ersten Einfriervorgang voneinander zu trennen. Die Trennmembran 118 kann ferner ausgebildet sein, um durch den ersten Einfriervorgang (z. B. durch die Kälteeinwirkung) zerstört zu werden und um die erste Kammer 102_1 und die zweite Kammer 102_2 zueinander zu öffnen. Ab diesem Zeitpunkt kann der der Tausensor 100 mit Trennmembran 118 analog zum Tausensor 100 ohne Trennmembran 118 funktionieren. Vorteil dieser Konstruktion ist es, dass der Tausensor 100 ungefroren zum Gefriergut (Ware), welches erst noch gefroren werden soll, verpackt werden kann. Dies könnte in speziellen Anwendungsgebieten Vorteile mit sich bringen.
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Ein Vorteil des beschriebenen Sensorelements 100 ist es, dass es sehr einfach in der Handhabung, sehr kostengünstig in der Produktion und einfach auszuwerten ist. Das Sensorelement 100 kann sehr klein sein und in Verpackungen integriert werden. Das Sensorelement 100 kann sehr robust und daher nicht anfällig für Fehler sein. Mit einfachen und preiswerten Handgeräten zur Kapazitätsmessung kann der Sensor 100 und damit die Ware überprüft werden. Der Tauvorgang kann dabei irreversibel erfasst werden, so dass eine Manipulation des Sensors 100 sehr schwierig oder sogar ausgeschlossen ist.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können Tausensoren 100 in Lebensmittelverpackungen integriert werden und in den Kaufhäusern an den Kühlregalen eines kleines Handgerät installiert werden, mit dem der Kunde eigenständig die Qualität der Ware (Gefriergut) überprüfen kann. Das Gerät misst dabei die Kapazität des Sensors 100 und gibt aus, ob die Ware in Ordnung oder nicht in Ordnung ist. Zusatzspezifikationen wie ein Temperaturfühler sind denkbar.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können Tausensoren 100 eingesetzt werden, um die Annahmekontrolle von Warenlieferungen von Restaurants, Hotels oder Lebensmittelmärkten zu verbessern bzw. zu erweitern. Normalerweise wird z. B. bei Fleischlieferungen (Gefriergut) nur die Temperatur des Fleisches beim Lieferzeitpunkt gemessen und danach entschieden, ob die Ware angenommen wird. Mithilfe des erfindungsgemäßen Tausensors 100 hat der Kunde eine weitere Möglichkeit, die Qualität der Ware zu kontrollieren.
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Ferner könnte der Tausensor 100 verwendet werden, um den Transport von kritischen Gütern (z. B. klinischem Material) zu überprüfen.
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Prinzipiell kann die Kühlkette aller Güter überprüft werden.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden beschrieben bei denen die Indikatoreigenschaft eine kapazitive Eigenschaft ist. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf solche Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sei darauf hingewiesen, dass bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Indikatoreigenschaft eine induktive Eigenschaft, eine resistive Eigenschaft und/oder eine optische Eigenschaft sein kann.
