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Optischer Kontrollindikator für Tiefkühlprodukte
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Die Erfindung bzw. Neuerung bezieht sich auf einen optischen Kontrollindikator
für Tiefkühlprodukte, der das ü-berschreiten kritischer Temperaturen mit Zeitverzögerung
irreversibel anzeigt, bestehend aus zwei durch eine Zwischenschicht getrennten,
porösen Trägerschichten, von denen eine von dem beim Auftauen des sich niederschlagenden,
verflüssigenden Kondensationswasser durchtränkt wird, und die andere mit einer wasserlöseichen
Farbsubstanz versetzt ist, welche sich nach Uberwindung des Zwischenschichtbereiches
durch das Kondensationswasser auflöst und eine sich ausbreitende Färbung in wenigstens
einer der Trägerschichten verursacht.
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Aus der Literatur sind bereits zahlreiche Kontrollindikatoren für
Tiefkühlprodukte bekannt. Solche Tiefkühlprodukte sind heute hauptsächlich Lebensmittel;
es ist jedoch auch bekannt, Pharmazeutika, Impfstoffe, fotografisches Material usw.
unterhalb einer bestimmten Temperatur aufzubewahren.
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Für derartige Tiefkühlprodukte ist es wünschenswert, einen Indikator
zu schaffen, welcher dem Verbraucher leicht und eindeutig anzeigt, ob das Tiefkühlprodukt
vorschriftsmäßig gelagert wurde oder ob es während einer bestimmten Zeitdauer
Temperaturen
oberhalb der kritischen Temperatur ausgesetzt war.
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Der Indikator soll irreversibel sein, jedoch mit einer gewissen Zeitverzögerung
arbeiten und insbesondere so beschaffen sein, daß empfindliche Produkte nur relativ
kurz einer überkritischen Temperatur ausgesetzt sein dürfen, während unempfindliche
Produkte diese Temperatur evtl. über eine längere Zeit überschreiten können, ohne
daß der Indikator den Unbrauchbarkeitszustand anzeigt.
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Es hat sich gezeigt, daß bei den Kontrollindikatoren im Prinzip zwei
Arten der Anzeige-Auslösung möglich sind: 1. Platzen von Gefäßen aufgrund der Ausdehnung
von Wasser bei tiefen Temperaturen, wobei das gefrorene Wasser bei einem eventuellen
Auftauvorgang auftaut und eine Farbreaktion hervorruft; 2. Ausnutzen der Kondensationsfeuchtigkeit,
die sich niederschlägt und ebenfalls bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur
eine Farbreaktion hervorrufen kann.
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Die letztere Möglichkeit ist bei einem Indikator gemäß DT-OS 1 941
187 gewählt worden. Es handelt sich hierbei um einen optischen Kontrollindikator,
der aus zwei durch eine
Zwischenschicht getrennten, porösen Trägerschichten
besteht.
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Bei dem bekannten Indikator ist jedoch davon ausgegangen worden, daß
die Zwischenschicht grundsätzlich nur Sicherheitsfunktionen hat, nur vor dem Gebrauch
intakt ist und daß sie daher für die eigentliche Funktion des Indikators zu beseitigen
ist, um ihn zu aktivieren. Die Zwischenschicht muß durch mechanischen Druck beim
Anbringen des Indikators zerstört oder durch Feuchtigkeitseinwirkung durchlässig
gemacht werden. Der Übertritt von einer Trägerschicht zur anderen wird durch die
faktische Entfernung der Zwischenschicht ermöglicht bzw. erleichtert; die Zwischenschicht
selbst übt jedoch keine Funktion außer der des Schutzes aus.
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Demgegenüber stellt sich die Aufgabe, die Zwischenschicht dazu zu
nutzen, um eine Anpassung des Indikators an verschiedene An- oder Auftauzeiten der
Produkte zu erreichen.
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Demgemäß wird zur Lösung gemäß Erfindung bzw. Neuerung vorgeschlagen,
daß die Zwischenschicht aus teilweise wasserdurchlässigen und teilweise wasserundurchlässigen
Bereichen besteht, und daß das Verhältnis dieser Bereiche auf die gewünschte zulässige
Auftauzeit des Tiefkühlproduktes abgestimmt ist.
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Geht man beispielsweise gemäß einem Ausführungsbeispiel des Anmeldegegenstandes
davon aus, daß die Zwischenschicht perforiert ist, so können die Perforationen (Löcher)
von einer einheitlichen Größe sein, beispielsweise jeweils 2 x 2 mm groß. Durch
Versuche haben sich Perforationen zwischen 0,1 x 0,1 mm bis zu 5,5 x 5,5 mm als
besonders praktikabel erwiesen. Hierbei ist die Wanderungsgeschwindigkeit des auftauenden
Kondensationswassers von der oberen Schicht durch die Zwischenschicht in die untere
Trägerschicht proportional zu dem Flächenanteil der Perforationen schneller oder
langsamer. Werden beispielsweise die Löcher 5,5 mm groß gemacht, so vollzieht sich
die Wanderungsgeschwindigkeit relativ schnell; eine Einfärbung kommt damit rascher
zur Wirkung.
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Der Vorteil bei dieser Gestaltung der Zwischenschicht ist, daß die
Trägerschichten jeweils einheitlich hergestellt sein können; beim Zusammenstellen
des Indikators sind jeweils zwischen die Trägerschichten nur verschiedenartige Zwischenschichten
einzubringen, um einen angepaßten Indikator zu erhalten.
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Neben einer perforierten Zwischenschicht ist es auch möglich, sogenannte
permeable Folien mit Mikroporen zu verwenden.
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Derartige Folien, die beispielsweise aus gerecktem Polyäthylen
bestehen,
haben eine sehr genau definierte Porenfläche, so daß auch hier der Erfindungsgedanke
verwirklicht werden kann.
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Genaue Abmessungen oder Umfangsarten (rund, eckig) der Perforationen
bzw. Poren der Zwischenschicht-Folien müssen von Fall zu Fall ermittelt werden.
Sie hängen davon ab, aus welchen Materialien die Trägerschichten hergestellt sind,
welche Stoffe als Farbträger eingesetzt werden und welche Anzeigeverzögerung gewünscht
ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bzw. Neuerung ist in der Zeichnung
dargestellt. Die Figuren der Zeichnung zeigen: Fig. 1 in vergrößerter Darstellung
einen optischen Kontrollindikator im Schnitt; Fig. 2 einen derartigen Indikator
in Draufsicht (gegenüber Fig. 1 etwas verkleinert).
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Aus den Figuren ist erkennbar, daß ein Kontrollindikator gemäß Erfindung
etwa die Form eines Heftpflasters hat. Der Indikator ist nur etwa einen Millimeter
dick und hat vorzugsweise etwa eine Flächenausdehnung von einigen Quadratzentimetern.
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In Figur 1 ist dargestellt, wie ein Kontrollindikator, allgemein mit
1 bezeichnet, auf der Oberfläche eines Tiefkühlprodukt
2, befestigt
ist. Der Indikator 1 besitzt dazu eine Kunststoff-Einfassung 3, die das Innere von
allen Seiten umgibt und die im Bodenbereich in einen flachen Rand 4 ausläuft. Die
Kunststoff-Einfassung läßt die Oberseite 5 des Kontrollindikators frei. Sie bedeckt
dagegen die Unterseite. Dort ist sie mit einer Klebeschicht versehen, so daß der
Indikator 1 auf dem Tiefkühlprodukt 2 aufgeklebt werden kann. In Abweichung von
dieser Ausführungsform kann auch eine mechanische Befestigung mit Klammern, Nadeln,
sog. Klettenverschlüssen o.ä. verwendet werden.
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Aus Figur 1 ist der Aufbau des Kontrollindikators erkennbar. Er besteht
im wesentlichen aus drei Schichten: einer oberen Trägerschicht 7, einer Zwischenschicht
8 und einer unteren Trägerschicht 9. Die Trägerschichten bestehen aus einer 0,4
bis 0,6 mm dicken Zellstoff-Watteschicht mit dichter Packung, die porös ist. Dabei
sind in die untere Trägerschicht Farbstoffpartikel eingebettet, die sich in der
vom tauenden Kondensationswasser erzeugten Feuchte auflösen und eine intensive Färbung
ergeben. Hierzu eignen sich beispielsweise Eosin-Kristalle. Daneben ist möglich,
die obere Trägerschicht mit einem chemischen Reagenz zu tränken, das mit Wasser
allein noch keine Farbreaktion ergibt, jedoch eine intensive Färbung zeigt, wenn
aus der unteren Trägerschicht 9 eine gelöste Substanz nach oben
dringt.
Hierzu eignet sich beispielsweise eine Jodjod-Kalium-Tränkung in der unteren und
eine Stärke-Tränkung in der oberen Trägerschicht.
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Es ist auch möglich, bestimmte Farbänderungen in der Trägerschicht
eintreten zu lassen. Ein mit einer Mischung von Bromkresolgrün und Methylrot bei
einem pH-Wert 8 gefärbter Filterpapierstreifen zeigt beispielsweise je nach Mischungsverhältnis
eine hell- bis dunkelgrüne Färbung. Bei Benetzung dieses Streifens mit einer wässrigen
Lösung mit dem pH-Wert 3 tritt eine Farbänderung nach rot hin ein. Zur Realisierung
dieser Farbreaktion ist es notwendig, das als Indikatorlösung verwendete Kondensationswasser
durch geringe Säurezusätze, die sich in der oberen Trägerschicht befinden können,
auf einen pH-Wert von 3 zu bringen.
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Da die Oberseite 5 offen liegt und im wesentlichen die gleiche Temperatur
wie das Tiefkühlprodukt 2 besitzt, schlägt sich an ihr Kondensationswasser durch
die Luftfeuchtigkeit bedingt nieder. Dieses Kondensationswasser kann zwischenzeitlich
zu Eis kristallisieren, ohne eine Anzeigereaktion hervorzurufen. Erst wenn das Tiefkühlprodukt
eine bestimmte Zeit bei einer höheren Temperatur gelagert wird, verflüssigt sich
das Eis zu Wasser, das in den porösen Untergrund der oberen Trägerschicht eindringt.
Es wandert durch die Zwischenschicht 8. Die Zwischenschicht 8, die aus einer wenige
Zehntel Millimeter dicken Polyäthylen-Folie besteht, ist durch
zahlreiche
Perforationen 10 unterbrochen, die es dem verflüssigten Kondensationswasser erlauben,
in die untere Trägerschicht 9 zu diffundieren. Dort trifft das Wasser auf die Farbpartikel
11, löst diese auf und bei einer Umkehrung der Diffusionsbewegung gelangen Lösungsanteile
in gefärbter Form wieder in die obere Schicht. Es ist jedoch auch möglich, die obere
und die Zwischenschicht so dünn zu machen, daß schon gelöste Farbpartikel durch
diese Schichten hindurch in Erscheinung treten können. Als Material für die Zwischenschicht
eignen sich verschiedene Kunststoffolien, u.a. auch PVC, Polypropylen, jedoch auch
imprägniertes Papier und ähnliche, lebensmittelrechtlich unbedenkliche Stoffe.
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Je nach der Größe der Perforation bzw. entsprechend dem Verhältnis
von wasserdurchlässigen und wasserundurchlässigen Bereichen, kommt die Verfärbung
bei gleicher Menge an Kondensationswasser mehr oder weniger schnell zustande. Figur
2 deutet dies an. Hier sind die Perforationen 10 von einem Farbhalo 12 umgeben,
der sich aufgrund der Diffusion des Kondensationswassers ergeben hat. Im unteren
Bereich ist eine andere Perforationsgröße 10' gewählt worden, bei der sich ein etwas
größerer Halo bildet. Hier vollzieht sich die Färbung etwas rascher als bei der
Perforation gemäß dem oberen Teil der Fig. 2.
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Durch die beschriebene Art des Kontrollindikators wird ein Auftauvorgang,
der über eine längere Zeitdauer anhält und zur Beeinträchtigung der Qualität des
Produktes führt, mit dem Indikator angezeigt. Über eine kurze Frist oberhalb der
kritischen Temperatur gelagerte Lebensmittel zeigen noch keine Verfärbung des Indikators.
Außerdem ist erforderlich, daß die Lagerung der Tiefkühlkost relativ stark unsachgemäß
erfolgt, da eine stärkere Kondensationsfeuchtigkeitsbildung in ausreichender Menge
gegeben sein muß, um eine irreversible Anzeige des Indikators zu ermöglichen.
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Kurzfristige, geringe Kondensationsmengen verdunsten wieder, sodaß
der Indikator von ihnen nicht aktiviert wird. Erst eine längere unsachgemäße Lagerung
wird angezeigt. Dabei kann die gewünschte Zeitverzögerung in der Anzeige und der
Perforation der Zwischenschicht eingestellt werden.
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