EP2994744A1 - Messgerät zum messen eines oberflächenbelags auf einem messobjekt, insbesondere auf einem lebensmittel - Google Patents

Messgerät zum messen eines oberflächenbelags auf einem messobjekt, insbesondere auf einem lebensmittel

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EP2994744A1
EP2994744A1 EP14725632.5A EP14725632A EP2994744A1 EP 2994744 A1 EP2994744 A1 EP 2994744A1 EP 14725632 A EP14725632 A EP 14725632A EP 2994744 A1 EP2994744 A1 EP 2994744A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring device
measuring
radiation
surface covering
luminescence
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14725632.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Reichl
Rolf-Dieter Klein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Freshdetect GmbH
Original Assignee
Freshdetect GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Freshdetect GmbH filed Critical Freshdetect GmbH
Priority to EP17163403.3A priority Critical patent/EP3229014A3/de
Publication of EP2994744A1 publication Critical patent/EP2994744A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N33/02—Food
    • G01N33/12—Meat; fish
    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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    • G01N2201/06—Illumination; Optics
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    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/062—LED's
    • G01N2201/0621—Supply

Definitions

  • DESCRIPTION Measuring device for measuring a surface covering on a measuring object, especially on a food
  • the invention relates to a measuring device for measuring a surface coating on a measuring object (for example food), in particular for measuring metabolites of bacteria on meat intended for consumption.
  • a measuring object for example food
  • Such a measuring device is known under the name “Fresh Scan” from a research project.
  • This known measuring device is based on the recognition that meat is increasingly colonized by bacteria during storage, whose metabolic products (eg porphyrins) fluoresce, so that the measurement of the fluorescence radiation emitted by the metabolites of the bacteria provides a conclusion on the fresh state and the total germ count ( GKZ) of meat allowed.
  • the known measuring device In order to excite the fluorescence radiation, the known measuring device has a laser whose radiation is directed onto the meat to be tested, so that the metabolic products of the bacteria emit fluorescence radiation on the meat, which is then detected by an optical sensor, wherein the optical sensor the fluorescence radiation scans certain wavelengths, which are characteristic of the fluorescence radiation of the metabolites of the bacteria.
  • the known measuring device does not take into account the entire spectrum of the fluorescence radiation, but only certain characteristic wavelengths of the fluorescence radiation. radiation.
  • the known measuring device measures the fluorescence radiation only at a single measuring point.
  • the measuring device has at least one excitation source in order to excite luminescence in the surface covering of the food to be monitored, so that the surface coating emits a luminescent radiation.
  • the excitation source - as in the known measuring device - is a light source, so that the light source excited by the light source is a photoluminescence radiation, in particular fluorescence radiation or phosphorescence radiation.
  • the invention is not limited to an optical excitation with respect to the excitation of the luminescence. Rather, it is also fundamentally conceivable within the scope of the invention to utilize other types of luminescence, such as electroluminescence, cathodoluminescence, chemiluminescence, bioluminescence, triboluminescence, thermoluminescence, sonoluminescence, radioluminescence, ionoluminescence or piezo luminescence.
  • the decay time of the fluorescence can be evaluated.
  • the light source preferably emits a spectrum having a wavelength range of 350 nm-550 nm. In a preferred embodiment, the light source emits a wave length of 405nm.
  • the light source may be a
  • Laser diode or act on a light emitting diode but in principle there is also the possibility of using a different light source, such as a light bulb.
  • the measuring device according to the invention has at least one optical sensor in order to measure the luminescence radiation emitted by the surface coating on the food.
  • the optical sensor measures the luminescence radiation from all measuring points, wherein the measurement at the individual measuring points can take place, for example, in a time-sequential manner.
  • each measuring point it is also possible for each measuring point to each have its own associated optical sensor which measures the luminescence radiation at the respective measuring point.
  • the optical sensor preferably has such a large measurement angle that all measurement points are within the measurement angle, so that the optical sensor can measure the luminescence radiation from all measurement points.
  • the luminescence radiation emitted by the surface coating can be conducted to the optical sensor via a light guide with a suitable numerical aperture (NA).
  • NA numerical aperture
  • the optical sensor is preferably a spectrophotometer which measures a wavelength spectrum of the luminescence radiation of the surface covering.
  • the measuring device according to the invention differs from the known measuring device described at the beginning, in which only the intensity of the luminescence radiation is measured at certain characteristic wavelengths, whereas the spectrophotometer detects the complete wavelength spectrum of the luminescence radiation.
  • This is advantageous because characteristic wavelength spectra of the luminescence radiation can thereby be detected, as a result of which incorrect measurements can be largely avoided.
  • spectral imaging which is known per se from the prior art.
  • a plurality of measuring points are provided, wherein the individual measuring points are preferably distributed around the optical axis of the optical sensor
  • the meter takes into account not only the wavelength spectrum of the luminescent radiation emitted by the surface coating, but also the surface temperature of the surface coating on the food to be monitored.
  • the measuring device according to the invention preferably has a pyrometer, which allows a non-contact temperature measurement.
  • the measuring device according to the invention preferably also contains a colorimeter for measuring the color of the surface covering without the luminescence excitation, such colorimeters per se being known from the prior art and therefore need not be described in detail.
  • the measuring device preferably has a measuring element which measures the temporal decay behavior of the luminescence radiation.
  • the measuring device according to the invention may also have a pH meter to measure the pH of the surface coating on the food.
  • the measuring device according to the invention can have a resistance measuring device in order to supply the electrical upper Surface resistance of the surface covering and / or the food to measure, whereby the measurement accuracy can be further improved.
  • the measuring device has an evaluation unit for qualification and / or for
  • the output signal of the evaluation unit can, for example, reproduce one of the following properties of the food to be tested:
  • Type of food from a group of meat, fish, vegetables and / or fruits.
  • the characteristic wavelength spectrum which is emitted by the respective bacterial metabolite products should, if possible, be taken into account only selectively.
  • the evaluation unit therefore measures at the peaks of the luminescence radiation the wavelength of the respective peak and the intensity of the respective peak. Subsequently, the evaluation unit then preferably the intensity ratio of
  • the evaluation unit preferably determines the ratio of the intensity of the first peak and the intensity of the second peak.
  • Metabolites are characteristic.
  • the characteristic wavelengths may be the wavelengths of peaks in the fluorescence radiation of porphyrins, in particular protoporphyrin IX.
  • the intensity ratio of the measured peaks and the wavelength match of the measured peaks with the characteristic wavelengths then enable an assessment of whether the measured radiation is actually due to bacterial metabolites or due to perturbations.
  • the evaluation unit can evaluate the waveform of the peaks to judge whether the detected
  • Fluorescence radiation is generated by the surface coating or by disturbances.
  • the evaluation unit may then qualify and / or quantify the surface coating on the food (e.g., meat) in response to at least one of the following quantities, and then generate a corresponding output signal:
  • Lumineszenzstrahlungen reproduces at all measuring points, e.g. Mean value of the measured intensities at the individual measuring points,
  • the measuring device according to the invention is preferably portable, for example in the form of a hand-held device. This allows use, for example, in catering or in meat processing companies.
  • the power supply of the measuring device according to the invention can be carried out for example by an integrated battery, which is preferably a rechargeable battery.
  • the measuring device preferably has a display in order to be able to display the output signal of the evaluation unit or other operating parameters of the measuring device.
  • the display may be an LCD display (LCD: Liquid Crystal Display).
  • the measurement duration is therefore preferably less than 10 seconds, 1 second or 50 milliseconds.
  • the measuring device preferably has a data interface in order to configure the measuring device and / or to output measured data.
  • the data interface can be a USB interface (USB:
  • Universal Serial Bus Universal Serial Bus
  • Bluetooth interface a Bluetooth interface
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • RFID Radio Frequency Identification
  • the measuring device has a transparent and replaceable cap, wherein the excitation of the luminescence radiation and the measurement of the luminescence radiation occur through the cap.
  • the cap can simply be plugged or pulled off on a measuring head of the measuring device.
  • each measuring point is preferably assigned its own excitation source, so that the luminescence excitation takes place at each measuring point in each case by the excitation source assigned to this measuring point.
  • the excitation source assigned to this measuring point it is alternatively also possible that only a single excitation source is provided, which causes the luminescence excitation at all measuring points.
  • Verification of the meat quality also the kind of meat (horse, pig, etc.) could be examined and that with only a single measuring device.
  • the invention is also based on the recognition that the disturbing incorrect measurements in the known measuring device mentioned in the introduction can be caused by the fact that the measurement takes place on a locally limited irregularity on the surface of the meat, for example in the region of
  • Fat fiber or a bone Fat fiber or a bone
  • the invention therefore also includes the general technical teaching of performing the measurement not only at a single measuring point on the food to be monitored, but at several measuring points, wherein the measuring points are spaced from each other.
  • the measuring device according to the invention may have four different measuring points, but within the scope of the invention a larger number (for example 5, 6, 7, 8 or n> 8) or a smaller number (for example 2, 3) of measuring points is possible.
  • the invention also encompasses the novel use of such a measuring device for measuring metabolic products of bacteria on a food intended for consumption, in particular meat.
  • the measuring device according to the invention can also be used on a production line, is processed on the food, the food (eg meat) is transported along the production line and there various processing steps (eg recording, cutting, portioning, weighing, measuring, preparing, serving and / or packaging).
  • processing steps eg recording, cutting, portioning, weighing, measuring, preparing, serving and / or packaging.
  • Meat or food When packaging the food by means of transparent cling film freshness state can also be done through the packaging.
  • the invention is not limited to the measurement of meat. Rather, the principle of the invention is also suitable for the measurement of surface coatings on other types of food, such as fish, fruits and vegetables.
  • the measured object need not be a food.
  • the measuring device according to the invention is also suitable for measuring other objects to be measured, such as, for example, the body surface of a living person, in order, for example, to be able to assess wounds.
  • the measuring device according to the invention can therefore also be designed, for example, as a wound scanner.
  • Figure 1 is a perspective view of an inventive Obliquely from the front, a front view of the measuring head of the measuring device according to Figure 1, a perspective view of the measuring device of the
  • FIG. 1 and 2 obliquely from behind, a schematic representation of the measuring device according to the invention
  • FIG. 5 shows a spectral diagram with the spectra of the fluorescence radiation at different times during the storage of the meat
  • FIG. 6 shows a simplified representation for determining the
  • FIG. 7 shows a simplified illustration of a production line in the food processing industry with the measuring device according to the invention for determining the freshness of the processed meat.
  • Figures 1 to 4 show a measuring device 1 according to the invention for measuring the freshness of meat by excitation and measurement of fluorescence radiation emitted by bacterial metabolites (porphyrins) on the meat.
  • the measuring device 1 has a measuring head 2 made of V4A steel, it being possible to place a transparent measuring cap on the measuring head 2 in order to prevent contamination by the sensor
  • the excitation of fluorescence radiation in the surface coating on the meat and the Measurement of the fluorescent radiation emanating from the surface covering on the meat takes place here through the transparent measuring cap.
  • This measuring cap may also have integrated a spectral optical ph indicator microdot.
  • the ph value can also be determined optically via the spectrum.
  • the measuring head 2 contains four laser diodes 3-6, which emit ultraviolet light for exciting the fluorescence radiation.
  • the measuring head 2 contains a pyrometer 7 for measuring the measuring head 2 . Furthermore, the measuring head 2 contains a pyrometer 7 for measuring the measuring head 2 .
  • the measuring head 2 also contains a colorimeter 8 with a calibrated light-emitting diode for colorimetric spectral measurement, i. for color measurement of the surface covering without fluorescence excitation.
  • the measuring head 2 also contains a collector 9 of an optical fiber, wherein the collector 9 detects the fluorescence radiation emitted by the surface coating on the meat and transmits it via the optical fiber to a corresponding optical sensor 10.
  • the four laser diodes 3-6 illuminate the surface of the
  • the measurement at the four different measuring points M1-M4 offers the advantage that local irregularities (e.g.
  • the measuring device 1 can have a pH meter 11 which measures the pH of the surface covering on the meat.
  • the meter may include an ohmmeter 12 which measures the surface electrical resistance of the surface coating on the meat.
  • the measuring device 1 may also have a measuring element 13, which detects the temporal decay behavior of the fluorescence radiation emitted by the surface covering on the meat.
  • the measuring device 1 On its outside, the measuring device 1 according to the invention has a display 14 on which, inter alia, the measurement result is output. In addition, the measuring device 1 has on its upper side a membrane keyboard 15 via which user inputs can be made.
  • a so-called Kensington lock 16 and a USB interface 17 are arranged in the housing of the measuring device 1.
  • the laser diodes 3-6 each illuminate one of the measuring points M1-M4 on a surface covering 18 of a test to be tested
  • Meat 19 The bakery products contained in the surface covering 18 In this case, the material (porphyrins) produced in each case generates fluorescence radiation, which is measured by the optical sensor 10 via the collector 9. The optical sensor 10 then outputs a corresponding wavelength spectrum S to an evaluation unit 20.
  • the evaluation unit 20 determines from the measured spectrum S the respective peaks PI, P2 and P3. In the case of the individual peaks PI, P2, P3 of the measured fluorescence spectrum S, the intensity II, 12 or 13 and the wavelength ⁇ , ⁇ 2 and ⁇ 3 are respectively measured.
  • the intensity ratios VI, V2 and V3 are then subsequently used as characteristic quantities for the qualification of the measured fluorescence spectrum S.
  • the evaluation unit 20 determines the respective wavelength ⁇ , ⁇ 2 or ⁇ 3 for each of the peaks PI, P2, P3 of the measured fluorescence spectrum. For each of the peaks PI, P2, P3, the wavelength deviation is then calculated between the measured wavelength ⁇ , ⁇ 2 or ⁇ 3 one hand and predetermined characteristic wavelengths XIREF, X2REF or A3R EF on the other hand, this characteristic Wel ⁇ lenaten XIREF, A2 REF or A3 R EF are characteristic of the fluorescence radiation of porphyrins. The wavelength deviations determined in this way
  • the evaluation unit 20 also takes into account a temperature T, which is measured by the pyrometer 7, a surface resistance R, which is measured by the ohmmeter 12. measure, a color value RGB, which is measured by the colorimeter 8 and the temporal decay behavior, which is measured by the measuring element 13 and in the form of a time constant ⁇ is transmitted to the evaluation unit 20.
  • the evaluation unit 20 then outputs a corresponding evaluation signal A to the display 14, wherein the output signal A represents the freshness state of the meat.
  • FIG. 6 shows a fuzzy logic 21 for determining the output signal A as a function of the input variables described above.
  • the operation of such a fuzzy logic is known per se from the prior art and therefore need not be described in detail.
  • FIG. 7 shows an exemplary field of application of the invention in a production line 22 for industrial food processing.
  • the production line 22 comprises a conveyor belt 23 on which meat 24 is transported in the direction of the arrow.
  • a balance 25 which weighs the meat 24.
  • a processing station 26 which processes the meat 24. In this embodiment, it is in the
  • Processing station 26 to a cutting device which cuts the meat 24 into several slices 27.
  • a packaging station 28 which packs the meat slices 27 in a transparent packaging 29.
  • a measuring device 30 according to the invention, which measures the freshness of the packaged meat through the transparent packaging 29, as has already been described above.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messgerät (1; 30) zum Messen eines Oberflächenbelags (18) auf einem Messobjekt (19; 24), wie beispielsweise einem Lebensmittel, insbesondere zum Messen von Stoffwechselprodukten von Bakterien auf Fleisch, das zum Verzehr bestimmt ist, mit mindestens einer Anregungsquelle (3-6) zur Lumineszenzanregung des Oberflächenbelags (18) auf dem Messobjekt (19; 24), so dass der Oberflächenbelag (18) eine Lumineszenzstrahlung abgibt, und mit mindestens einem optischen Sensor (10) zur Erfassung der Lumineszenzstrahlung, die von dem Oberflächenbelag (18) abgegeben wird. Es wird vorgeschlagen, dass das Messgerät (1; 30) die Lumineszenzstrahlung des Oberflächenbelags (18) an mehreren voneinander beabstandeten Messpunkten (M1-M4) auf dem zu überwachenden Lebensmittel (19; 24) misst, insbesondere an vier Messpunkten (M1-M4).

Description

BESCHREIBUNG Messgerät zum Messen eines Ober lächenbelags auf einem Messobjekt:, insbesondere auf einem Lebensm ttel
Die Erfindung betrifft ein Messgerät zum Messen eines Oberflächenbelags auf einem Messobjekt (z.B. Lebensmittel), ins- besondere zum Messen von StoffWechselprodukten von Bakterien auf Fleisch, das zum Verzehr bestimmt ist.
Ein derartiges Messgerät ist unter der Bezeichnung "Fresh Scan" aus einem Forschungsprojekt bekannt. Dieses bekannte Messgerät beruht auf der Erkenntnis, dass Fleisch während der Lagerung zunehmend von Bakterien besiedelt wird, deren Stoffwechselprodukte (z.B. Porphyrine) fluoreszieren, so dass die Messung der von den StoffWechselprodukten der Bakterien abgegebenen Fluoreszenzstrahlung einen Rückschluss auf den Fri- schezustand und die Gesamtkeimzahl (GKZ)des Fleischs erlaubt.
Das bekannte Messgerät weist zur Anregung der Fluoreszenzstrahlung einen Laser auf, dessen Strahlung auf das zu prüfende Fleisch gerichtet wird, so dass die Stoffwechselpro- dukte der Bakterien auf dem Fleisch Fluoreszenzstrahlung aussenden, die dann von einem optischen Sensor erfasst wird, wobei der optische Sensor in der Fluoreszenzstrahlung bestimmte Wellenlängen abtastet, die für die Fluoreszenzstrahlung der StoffWechselprodukte der Bakterien charakteris- tisch sind.
Zum einen berücksichtigt das bekannte Messgerät also nicht das gesamte Spektrum der Fluoreszenzstrahlung, sondern lediglich bestimmte charakteristische Wellenlängen der Fluores- zenzstrahlung .
Zum anderen ist zu erwähnen, dass das bekannte Messgerät die Fluoreszenzstrahlung lediglich an einem einzigen Messpunkt misst.
Im Betrieb des vorstehend beschriebenen bekannten Messgeräts kommt es deshalb gelegentlich zu Fehlmessungen. Weiterhin ist zum Stand der Technik hinzuweisen auf DE 10 2011 100 507 AI, DE 27 28 717 AI, US 6 597 932 B2, WO
97/08538 AI, WO 99/57529 AI, WO 2007/079943 AI, EP 0 128 889 B2, DE 602 08 823 T2, US 5 760 406 A, US 5 914 247 A, AT 414 275 B, DE 103 15 541 AI, DE 10 2005 051 643 AI, WO
2003/070080 AI, US 5 658 798 AI, US 5 474 910 A, EP 1 329 514 A2, US 4 866 283 A, DE 44 20 401 AI und US 6 649 412 Bl.
Diese Druckschriften offenbaren jedoch lediglich Messgeräte bzw. Messprinzipien, die nicht optimal sind. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das
eingangs beschriebene bekannte Messgerät zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Messgerät gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Das erfindungsgemäße Messgerät weist in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik mindestens eine Anregungsquelle auf, um in dem Oberflächenbelag des zu überwachenden Lebensmittels Lumineszenz anzuregen, so dass der Oberflächenbelag eine Lumineszenzstrahlung abgibt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Anregungsquelle - wie bei dem bekannten Messgerät - eine Lichtquelle, so dass die von der Lichtquelle angeregte Lumi- neszenzstrahlung eine Photolumineszenzstrahlung ist, insbesondere eine Fluoreszenzstrahlung oder eine Phosphoreszenzstrahlung. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Anregung der Lumineszenzstrahlung nicht auf eine optische Anregung beschränkt. Vielmehr ist es im Rahmen der Erfindung auch grundsätzlich denkbar, andere Arten von Lumineszenz auszunutzen, wie beispielsweise Elektrolumineszenz, Kathodolumi- neszenz, Chemolumineszenz, Biolumineszenz, Tribolumineszenz , Thermolumineszenz , Sonolumineszenz , Radiolumineszenz, Iono- lumineszenz oder Piezolumineszenz . Hierbei kann auch die Abklingzeit der Fluoreszenz ausgewertet werden.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Lichtquelle zur Photolumineszenzanregung strahlt die Lichtquelle vorzugsweise ein Spektrum ab, das einen Wellenlängenbereich von 350nm-550nm aufweist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel strahlt die Lichtquelle eine Welleänge von 405nm ab.
Beispielsweise kann es sich bei der Lichtquelle um eine
Laserdiode oder um eine Leuchtdiode handeln, jedoch besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit der Verwendung einer anderen Lichtquelle, wie beispielsweise einer Glühlampe.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Messgerät in Übereinstimmung mit dem eingangs beschriebenen bekannten Messgerät mindestens einen optischen Sensor auf, um die Lumineszenzstrahlung zu messen, die von dem Oberflächenbelag auf dem Lebensmittel abgegeben wird.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel misst der optische Sensor die Lumineszenzstrahlung von allen Messpunkten, wobei die Messung an den einzelnen Messpunkten beispielsweise zeitsequenziell erfolgen kann. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass jedem Messpunkt jeweils ein eigener optischer Sensor zugeordnet ist, der die Lumineszenzstrahlung an dem jeweiligen Messpunkt misst .
Bei der Verwendung eines einzigen optischen Sensors zur
Messung an allen Messpunkten weist der optische Sensor vorzugsweise einen so großen Messwinkel auf, dass alle Messpunkte innerhalb des Messwinkels liegen, so dass der optische Sensor die Lumineszenzstrahlung von allen Messpunkten messen kann .
Beispielsweise kann die von dem Oberflächenbelag abgegebene Lumineszenzstrahlung über einen Lichtleiter mit geeigneter numerischer Aperatur (NA) zu dem optischen Sensor geleitet werden .
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der optische Sensor vorzugsweise ein Spektralphotometer ist, das ein Wellenlängenspektrum der Lumineszenzstrahlung des Oberflächenbelags misst. Dadurch unterscheidet sich das erfindungsgemäße Messgerät von dem eingangs beschriebenen bekannten Messgerät, bei dem lediglich die Intensität der Lumineszenzstrahlung an bestimmten charakteristischen Wellenlängen gemessen wird, wohingegen das Spektralphotometer das komplette Wellenlängenspektrum der Lumineszenzstrahlung erfasst. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch charakteristische Wellenlängenspektren der Lumineszenzstrahlung erfasst werden können, wodurch Fehlmessungen weitgehend vermieden werden können. Im Rahmen der Erfindung besteht also auch die Möglichkeit einer Signalauswertung durch das sogenannte "Spectral Imaging", was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ferner ist zu erwähnen, dass vorzugsweise mehrere Messpunkte vorgesehen sind, wobei die einzelnen Messpunkte vorzugsweise um die optische Achse des optischen Sensors verteilt
angeordnet sind. Dies ist vorteilhaft, weil der optische Sensor dann leichter die Lumineszenzstrahlung von allen
Messpunkten erfassen kann.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung berücksichtigt das Messgerät nicht nur das Wellenlängenspektrum der Lumineszenzstrahlung, die von dem Oberflächenbelag abgegeben wird, sondern auch die Oberflächentemperatur des Oberflächenbelags auf dem zu überwachenden Lebensmittel. Hierzu weist das erfindungsgemäße Messgerät vorzugsweise ein Pyrometer auf, das eine berührungslose Temperaturmessung ermöglicht.
Ferner enthält das erfindungsgemäße Messgerät vorzugsweise auch ein Kolorimeter zur Messung der Farbe des Oberflächenbelags ohne die Lumineszenzanregung, wobei derartige Kolorimeter an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen.
Die Messgenauigkeit lässt sich im Rahmen der Erfindung weiter verbessern, wenn auch das zeitliche Abklingverhalten der Lumineszenzstrahlung des Oberflächenbelags berücksichtigt wird. Das erfindungsgemäße Messgerät weist deshalb vorzugsweise ein Messglied auf, welches das zeitliche Abklingverhalten der Lumineszenzstrahlung misst.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Messgerät auch ein pH-Meter aufweisen, um den pH-Wert des Oberflächenbelags auf dem Lebensmittel zu messen.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Messgerät eine Widerstandsmesseinrichtung aufweisen, um den elektrischen Ober- flächenwiderstand des Oberflächenbelags und/oder des Lebensmittels zu messen, wodurch die Messgenauigkeit weiter verbessert werden kann.
Ferner ist zu erwähnen, dass das erfindungsgemäße Messgerät eine Auswertungseinheit zur Qualifizierung und/oder zur
Quantifizierung des Oberflächenbelags und/oder des
Lebensmittels und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals enthält. Das Ausgangssignal der Auswertungseinheit kann beispielsweise eine der folgenden Eigenschaften des zu prüfenden Lebensmittels wiedergeben:
Keimzahl von StoffWechselprodukten von Bakterien in dem Oberflächenbelag, insbesondere von Porphyrinen,
insbesondere von Protoporphyrin IX.
Typ des Lebensmittels aus einer Gruppe von Fleisch, Fisch, Gemüse und/oder Obst.
Typ des Fleischs aus einer Gruppe von Schweinefleisch, Rindfleisch, Geflügelfleisch, Lammfleisch, Wildfleisch, Pferdefleisch und/oder Hundefleisch.
Verzehrbarkeit des Lebensmittels in Abhängigkeit vom Frischezustand des Lebensmittels.
Es wurde bereits vorstehend darauf hingewiesen, dass Fleisch während der Lagerung zunehmend von Bakterien besiedelt wird, deren StoffWechselprodukte eine charakteristische Fluoreszenzstrahlung abstrahlen, so dass die Messung der Fluoreszenzstrahlung einen Rückschluss auf den Frischezustand des Fleischs ermöglicht. Bei der Auswertung der gemessenen Fluoreszenzstrahlung soll nach Möglichkeit nur selektiv das charakteristische Wellenlängenspektrum berücksichtigt werden, das von den jeweiligen bakteriellen StoffWechselprodukten (z.B. Porphyrine) emittiert wird. Die Auswertungseinheit misst deshalb bei den Peaks der Lumineszenzstrahlung die Wellenlänge des jeweiligen Peaks und die Intensität des jeweiligen Peaks. Anschließend ermittelt die Auswertungs- einheit dann vorzugsweise das Intensitätsverhältnis der
Peaks, also beispielsweise das Verhältnis der Intensität des ersten Peaks und der Intensität des zweiten Peaks. Weiterhin ermittelt die Auswertungseinheit vorzugsweise die
Wellenlängenübereinstimmung zwischen den Wellenlängen der gemessenen Peaks der Lumineszenzstrahlung einerseits und vorgegebenen charakteristischen Wellenlängen andererseits, die für die Fluoreszenzstrahlung der bakteriellen
Stoffwechselprodukte charakteristisch sind. Beispielsweise können die charakteristischen Wellenlängen die Wellenlängen von Peaks in der Fluoreszenzstrahlung von Porphyrinen sein, insbesondere von Protoporphyrin IX. Das Intensitätsverhältnis der gemessenen Peaks und die Wellenlängenübereinstimmung der gemessenen Peaks mit den charakteristischen Wellenlängen ermöglichen dann eine Beurteilung, ob die gemessene Strahlung tatsächlich von bakteriellen StoffWechselprodukten herrührt oder auf Störungen beruht.
Weiterhin kann die Auswertungseinheit die Signalform der Peaks auswerten, um zu beurteilen, ob die detektierte
Fluoreszenzstrahlung von dem Oberflächenbelag erzeugt wird oder durch Störungen.
Die Auswertungseinheit kann den Oberflächenbelag auf dem Lebensmittel (z.B. Fleisch) dann in Abhängigkeit von mindestens einer der folgenden Größen qualifizieren und/oder quantifizieren, wobei dann ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird:
Gesamtwert, der die Intensitäten der
Lumineszenzstrahlungen an allen Messpunkten wiedergibt, z.B. Mittelwert der gemessenen Intensitäten an den einzelnen Messpunkten,
Intensitäten an den einzelnen Messpunkten,
Oberflächentemperatur des Lebensmittels, Farbe des Oberflächenbelags auf dem Lebensmittel, Zeitliches Abklingverhalten der Lumineszenzstrahlung, die von dem Oberflächenbelag auf dem Lebensmittel abgestrahlt wird,
Intensitätsverhältnis der Peaks der Lumineszenzstrahlung,
Wellenlängenübereinstimmung zwischen den Peaks der Lumineszenzstrahlung und den vorgegebenen charakteristischen Wellenlängen,
pH-Wert,
Oberflächenwiderstand .
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Auswertung der vorstehend genannten Eingangsgrößen durch eine Fuzzy-Logik, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
Ferner ist zu erwähnen, dass das erfindungsgemäße Messgerät vorzugsweise tragbar ist, beispielsweise in Form eines Handgeräts. Dies ermöglicht einen Einsatz beispielsweise in der Gastronomie oder in fleischverarbeitenden Betrieben.
Die Stromversorgung des erfindungsgemäßen Messgeräts kann beispielsweise durch eine integrierte Batterie erfolgen, wobei es sich vorzugsweise um eine wiederaufladbare Batterie handelt .
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Messgerät vorzugsweise eine Anzeige auf, um das Ausgangssignal der Auswertungseinheit oder sonstige Betriebsparameter des Messgeräts anzeigen zu können. Beispielsweise kann es sich bei der Anzeige um eine LCD-Anzeige (LCD: Liquid Crystal Display) handeln .
Von Bedeutung ist weiterhin, dass das erfindungsgemäße Mess- gerät eine schnelle Messung ermöglicht, so dass das Messgerät auch in Fertigungsstraßen in fleischverarbeitenden Betrieben zum Einsatz kommen kann, ohne dass die Verarbeitungsgeschwindigkeit beeinträchtigt wird. Die Messdauer ist deshalb vor- zugsweise kleiner als 10 Sekunden, 1 Sekunde oder 50 Millisekunden .
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Messgerät vorzugsweise eine Datenschnittstelle auf, um das Messgerät zu konfi- gurieren und/oder um Messdaten auszugeben. Beispielsweise kann die Datenschnittstelle eine USB-Schnittstelle (USB:
Universal Serial Bus), eine Bluetooth-Schnittstelle, eine WLAN-Schnittstelle ( LAN: Wireless Local Area Network) und/oder eine RFID-Schnittstelle (RFID: RadioFrequency-Iden- tification) aufweisen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Messgerät eine durchsichtige und auswechselbare Kappe auf, wobei die Anregung der Lumineszenzstrahlung und die Messung der Lumineszenzstrahlung durch die Kappe hindurch erfolgen. Beispielsweise kann die Kappe einfach auf einen Messkopf des Messgeräts aufgesteckt bzw. abgezogen werden.
Weiter ist zu erwähnen, dass jedem Messpunkt vorzugsweise jeweils eine eigene Anregungsquelle zugeordnet ist, so dass die Lumineszenzanregung an jedem Messpunkt jeweils durch die diesem Messpunkt zugeordnete Anregungsquelle erfolgt. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass nur eine einzige Anregungsquelle vorgesehen ist, welche die Lumineszenzanregung an sämtlichen Messpunkten bewirkt.
Denkbar ist im Rahmen der Erfindung auch die Kombination der vorstehenden beschriebenen Fluoreszenzauswertung mit der an sich bekannten Raman-Spektroskopie . Hierbei kann eine einzige Lichtquelle sowohl zur Fluoreszenzanregung als auch zur Rama- Spektroskopie verwendet werden. Die Anregung erfolgt dann vorzugsweise mit einem Laser im grünen Wellenlängenbereich mit einer Wellenlänge im Bereich vom 510nm-550nm. Für die Auswertung reicht dann auch ein einziges Spektrometer, da die im Rahmen der Raman-Spektroskopie ausgewerteten Stokes-Linien mit der Fluoreszenzantowrt überlappen. Dies wäre ein sehr kostengünstiges Dual-Messverfahren, bei dem neben einer
Verifizierung der Fleischqualität auch die Fleischart (Pferd, Schwein, etc.) geprüft werden könnte und das mit nur einem einzigen Messgerät.
Die Erfindung beruht auch auf der Erkenntnis, dass die störenden Fehlmessungen bei dem eingangs genannten bekannten Messgerät dadurch verursacht werden können, dass die Messung an einer lokal begrenzten Unregelmäßigkeit auf der Oberfläche des Fleischs erfolgt, beispielsweise im Bereich einer
Fettfaser oder eines Knochens.
Die Erfindung umfasst deshalb auch die allgemeine technische Lehre, die Messung nicht nur an einem einzigen Messpunkt auf dem zu überwachenden Lebensmittel durchzuführen, sondern an mehreren Messpunkten, wobei die Messpunkte voneinander beabstandet sind. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Messgerät vier verschiedene Messpunkte aufweisen, jedoch ist im Rahmen der Erfindung auch eine größere Anzahl (z.B. 5, 6, 7, 8 oder n>8) oder eine kleinere Anzahl (z.B. 2, 3) von Messpunkten möglich.
Schließlich umfasst die Erfindung auch die neuartige Verwendung eines solchen Messgeräts zum Messen von Stoffwechsel- produkten von Bakterien auf einem Lebensmittel, das zum Verzehr bestimmt ist, insbesondere auf Fleisch. Hierbei kann das erfindungsgemäße Messgerät auch an einer Fertigungsstraße eingesetzt werden, auf der Lebensmittel bearbeitet wird, wobei das Lebensmittel (z.B. Fleisch) entlang der Fertigungsstraße transportiert wird und dort verschiedenen Bearbeitungsschritten (z.B. Aufnehmen, Schneiden, Portionieren, Wiegen, Vermessen, Zubereiten, Anrichten und/oder Verpacken) unterworfen wird. Entlang der Fertigungs straße erfolgt also mittels des erfindungsgemäßen Messgeräts vorzugsweise auch eine Messung des Frischezustands des
Fleischs bzw. des Lebensmittels. Bei einer Verpackung des Lebensmittels mittels durchsichtiger Frischhaltefolie kann der Frischezustand auch durch die Verpackung hindurch erfolgen .
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht beschränkt ist auf die Vermessung von Fleisch. Vielmehr eignet sich das erfindungsgemäße Prinzip auch zur Vermessung von Oberflächenbelägen auf anderen Typen von Lebensmitteln, wie beispielsweise Fisch, Obst und Gemüse.
Ferner muss es sich bei dem Messobjekt nicht um ein Lebensmittel handeln. Das erfindungsgemäße Messgerät eignet sich vielmehr auch zum Messen von anderen Messobjekten, wie beispielsweise der Körperoberfläche eines lebenden Menschen, um beispielsweise Wunden beurteilen zu können. Das erfindungsgemäße Messgerät kann also beispielsweise auch als Wund- Scanner ausgebildet sein.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Er findung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Messgeräts von schräg vorne, eine Frontansicht des Messkopfs des Messgeräts gemäß Figur 1, eine Perspektivansicht des Messgeräts aus den
Figuren 1 und 2 von schräg hinten, eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Messgeräts,
Figur 5 ein Spektraldiagramm mit den Spektren der Fluoreszenzstrahlung zu verschiedenen Zeitpunkten während der Lagerung des Fleischs,
Figur 6 eine vereinfachte Darstellung zur Bestimmung des
Ausgangssignals durch eine Fuzzy-Logik, sowie
Figur 7 eine vereinfachte Darstellung einer Fertigungs- straße in der lebensmittelverarbeitenden Industrie mit dem erfindungsgemäßen Messgerät zur Bestimmung des Frischezustands des verarbeiteten Fleischs.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen ein erfindungsgemäßes Messgerät 1 zur Messung des Frischezustands von Fleisch durch Anregung und Messung von Fluoreszenzstrahlung, die von bakteriellen Stoffwechselprodukten (Porphyrinen) auf dem Fleisch abgegeben wird . Hierzu weist das Messgerät 1 einen Messkopf 2 aus V4A-Stahl auf, wobei auf den Messkopf 2 eine durchsichtige Messkappe aufgesetzt werden kann, um eine Verschmutzung durch das
Lebensmittel zu vermeiden. Die Anregung der Fluoreszenzstrahlung in dem Oberflächenbelag auf dem Fleisch und die Messung der von dem Oberflächenbelag auf dem Fleisch ausgehenden Fluoreszenzstrahlung erfolgt hierbei durch die durchsichtige Messkappe hindurch. Diese Messkappe kann auch einen spektralen optischen ph-Indi- kator-Mikropunkt integriert haben. Somit kann über das Spektrum auch noch optisch der ph-Wert ermittelt werden.
Der Messkopf 2 enthält vier Laserdioden 3-6, die zur Anregung der Fluoreszenzstrahlung ultraviolettes Licht abstrahlen.
Weiterhin enthält der Messkopf 2 ein Pyrometer 7 zur
berührungslosen Temperaturmessung der Oberflächentemperatur des Oberflächenbelags auf dem Fleisch.
Darüber hinaus enthält der Messkopf 2 noch ein Kolorimeter 8 mit einer kalibrierten Leuchtdiode zur kolorimetrischen spektralen Messung, d.h. zur Farbmessung des Oberflächenbelags ohne die Fluoreszenzanregung.
Schließlich enthält der Messkopf 2 noch einen Kollektor 9 einer Lichtleitfaser, wobei der Kollektor 9 die von dem Oberflächenbelag auf dem Fleisch abgestrahlte Fluoreszenzstrahlung erfasst und über die Lichtleitfaser zu einem ent- sprechenden optischen Sensor 10 weiterleitet.
Die vier Laserdioden 3-6 beleuchten die Oberfläche des
Fleischs an vier räumlich getrennten Messpunkten M1-M4, so dass an den vier Messpunkten M1-M4 jeweils Fluoreszenz- Strahlung erzeugt wird, die dann von dem Kollektor 9 erfasst wird. Die Messung an den vier verschiedenen Messpunkten M1-M4 bietet den Vorteil, dass lokale Unregelmäßigkeiten (z.B.
durch Fetteinlagerungen oder Knochen) bei .der Messung kompensiert werden können und deshalb nicht zu Fehlmessungen führen .
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Messgerät 1 ein pH-Meter 11 aufweisen, das den pH-Wert des Oberflächenbelags auf dem Fleisch misst.
Weiterhin kann das Messgerät ein Ohmmeter 12 aufweisen, das den elektrischen Oberflächenwiderstand des Oberflächenbelags auf dem Fleisch misst.
Schließlich kann das Messgerät 1 noch ein Messglied 13 aufweisen, welches das zeitliche Abklingverhalten der von dem Oberflächenbelag auf dem Fleisch abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung erfasst.
An seiner Außenseite weist das erfindungsgemäße Messgerät 1 ein Display 14 auf, auf dem unter anderem das Messergebnis ausgegeben wird. Darüber hinaus weist das Messgerät 1 an seiner Oberseite eine Folientastatur 15 auf, über die Benutzereingaben vorgenommen werden können.
Weiterhin sind in dem Gehäuse des Messgeräts 1 noch ein soge- nanntes Kensington-Schloss 16 und eine USB-Schnittstelle 17 angeordnet .
Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Messgeräts 1 be- schrieben.
Die Laserdioden 3-6 beleuchten jeweils einen der Messpunkte M1-M4 auf einem Oberflächenbelag 18 eines zu prüfenden
Fleischs 19. Die in dem Oberflächenbelag 18 enthaltenen bak- teriellen StoffWechselprodukte (Porphyrine) erzeugen dann jeweils Fluoreszenzstrahlung, die von dem optischen Sensor 10 über den Kollektor 9 gemessen wird. Der optische Sensor 10 gibt dann ein entsprechendes Wellenlängenspektrum S an eine Auswertungseinheit 20.
Die Auswertungseinheit 20 ermittelt dann von dem gemessenen Spektrum S jeweils die Peaks PI, P2 und P3. Bei den einzelnen Peaks PI, P2, P3 des gemessenen Fluoreszenzspektrums S wird jeweils die Intensität II, 12 bzw. 13 und die Wellenlänge λΐ, λ2 bzw. λ3 gemessen.
Anschließend berechnet die Auswertungseinheit 20 die Inten- sitätsverhältnisse V1=I1/I2, V2=I1/I3 und V3=I2/I3. Die In- tensitätsverhältnisse VI, V2 und V3 werden dann nachfolgend als charakteristische Größen zur Qualifizierung des gemes- senen Fluoreszenzspektrums S herangezogen .
Weiterhin ermittelt die Auswertungseinheit 20 für jeden der Peaks PI, P2, P3 des gemessenen Fluoreszenzspektrums die jeweilige Wellenlänge λΐ, λ2 bzw. λ3. Für jeden der Peaks PI, P2, P3 wird dann die Wellenlängenabweichung berechnet zwischen der gemessenen Wellenlänge λΐ, λ2 bzw. λ3 einerseits und vorgegebenen charakteristischen Wellenlängen XIREF, X2REF bzw. A3REF andererseits, wobei diese charakteristischen Wel¬ lenlängen XIREF, A2REF bzw. A3REF für die Fluoreszenzstrahlung von Porphyrinen charakteristisch sind. Die auf diese Weise ermittelten Wellenlängenabweichungen
werden dann nachfolgend für die Qualifizierung des Fluoreszenzspektrums S herangezogen.
Darüber hinaus berücksichtigt die Auswertungseinheit 20 noch eine Temperatur T, die von dem Pyrometer 7 gemessen wird, einen Oberflächenwiderstand R, der von dem Ohmmeter 12 ge- messen wird, einen Farbwert RGB, der von dem Kolorimeter 8 gemessen wird sowie das zeitliche Abklingverhalten, das von dem Messglied 13 gemessen wird und in Form einer Zeitkonstante τ an die Auswertungseinheit 20 übertragen wird.
Die Auswertungseinheit 20 gibt dann ein entsprechendes Auswertungssignal A an das Display 14, wobei das Ausgangssignal A den Frischezustand des Fleischs wiedergibt.
Figur 6 zeigt eine Fuzzy-Logik 21 zur Bestimmung des Ausgangssignals A in Abhängigkeit von den vorstehend beschriebenen Eingangsgrößen. Die Funktionsweise einer derartigen Fuzzy-Logik ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und muss deshalb nicht näher beschrieben werden.
Figur 7 zeigt schließlich ein exemplarisches Einsatzgebiet der Erfindung in einer Fertigungsstraße 22 zur industriellen LebensmittelVerarbeitung . Die Fertigungsstraße 22 umfasst ein Förderband 23, auf dem Fleisch 24 in Pfeilrichtung transportiert wird.
Am Eingang der Fertigungsstraße 22 befindet sich eine Waage 25, welche das Fleisch 24 wiegt.
In Förderrichtung hinter der Waage 25 befindet sich eine Bearbeitungsstation 26, die das Fleisch 24 bearbeitet. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der
Bearbeitungsstation 26 um eine Schneideinrichtung, die das Fleisch 24 in mehrere Scheiben 27 aufschneidet.
In Förderrichtung hinter der Bearbeitungsstation 26 befindet sich eine Verpackungsstation 28, welche die Fleischscheiben 27 in eine Klarsichtverpackung 29 verpackt. In Förderrichtung hinter der Verpackungsstation 28 befindet sich dann ein erfindungsgemäßes Messgerät 30, das durch die Klarsichtverpackung 29 hindurch den Frischezustand des verpackten Fleischs misst, wie bereits vorstehend beschrieben worden ist.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Beispielsweise genießen die Unteransprüche auch Schutz ohne das kennzeichnende Merkmal des Hauptanspruchs.
Bezugszeichenliste :
A Ausgangssignal der Auswertungseinheit 1- 4 Messpunkte
S Fluoreszenzspektrum
PI Peak des Fluoreszenzspektrums
P2 Peak des Fluoreszenzspektrums
P3 Peak des Fluoreszenzspektrums
VI Intensitätsverhältnis 11/12
V2 Intensitätsverhältnis 11/13
V3 Intensitätsverhältnis 12/13
λΐ Wellenlänge des Peaks PI
λ2 Wellenlänge des Peaks P2
λ3 Wellenlänge des Peaks P3
T Temperatur
R Oberflächenwiderstand
RGB Farbwert
pH pH-Wert
τ Zeitkonstante des Abklingverhalten der
Fluoreszenzstrahlung
1 Messgerät
2 Messkopf
3 Laserdiode
4 Laserdiode
5 Laserdiode
6 Laserdiode
7 Pyrometer
8 Kolorimeter
9 Kollektor
10 Optischer Sensor
11 pH-Meter
12 Ohmmeter Messglied
Display
Folientastatur Kensington-Schloss USB-Schnittstelle Oberflächenbelag Fleisch
Auswertungseinheit Fuzzy-Logik
Fertigungsstraße Förderband
Fleisch
Waage
Bearbeitungsstation Scheiben
Verpackungsstation Klarsichtverpackung Messgerät

Claims

ANSPRÜCHE
1. Messgerät (1; 30) zum Messen eines Oberflächenbelags (18) auf einem Messobjekt, insbesondere auf einem Lebensmittel (19; 24) , insbesondere zum Messen von Stoffwechsel- produkten von Bakterien auf Fleisch, das zum Verzehr
bestimmt ist, mit
a) mindestens einer Anregungsquelle (3-6) zur Lumineszenzanregung des Oberflächenbelags (18) auf dem zu überwachenden Messobjekt (19; 24), so dass der Oberflächenbelag (18) eine Lumineszenzstrahlung abgibt, und b) mindestens einem optischen Sensor (10) zur Erfassung der Lumineszenzstrahlung, die von dem Oberflächenbelag (18) abgegeben wird, und
c) einer Auswertungseinheit (20; 21) zur Qualifizierung und/oder Quantifizierung des Oberflächenbelags (18) und/oder des Lebensmittels (19; 24) und zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals (A) ,
dadurch gekennzeichnet,
d) dass die Auswertungseinheit (20) bei den Peaks (P1-P3) der Lumineszenzstrahlung die Wellenlänge des jeweiligen Peaks (P1-P3) ermittelt und eine Wellenlängenüberein- stimung ermittelt zwischen den Wellenlängen der Peaks (P1-P3) der Lumineszenzstrahlung einerseits und vorgegebenen charakteristischen Wellenlängen andererseits, wobei die charakteristischen Wellenlängen die Wellenlängen von Peaks (P1-P3) in der Fluoreszenzstrahlung von Porphyrinen sind, insbesondere von Protoporphyrin IX, und/oder
e) dass die Auswertungseinheit (20) bei den Peaks (P1-P3) der Lumineszenzstrahlung die Intensität des jeweiligen Peaks (P1-P3) ermittelt und das Intensitätsverhältnis der Peaks (P1-P3) der Lumineszenzstrahlung ermittelt.
2. Messgerät (1; 30) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das Messgerät (1; 30) die
Lumineszenzstrahlung des Oberflächenbelags (18) an mehreren voneinander beabstandeten Messpunkten (M1-M4) auf dem zu überwachenden Messobjekt (19; 24) misst, insbesondere an vier Messpunkten (M1-M4).
3. Messgerät (1; 30) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Anregungsquelle (3-6) eine Lichtquelle (3-6) und die Lumineszenzstrahlung eine Photolumineszenzstrahlung ist, insbesondere eine Fluoreszenzstrahlung oder eine Phosphoreszenzstrahlung, und/oder
b) dass die Lichtquelle (3-6) zur Photolumineszenzanregung
Licht mit einem Spektrum von 350nm-550nm emittiert, insbesondere mit einer Wellenlänge von 405nm, und/oder c) dass die Lichtquelle (3-6) eine Anregungsquelle (3-6) eine Laserdiode oder eine Leuchtdiode ist.
Messgerät (1; 30) nach einem der vorhergehenden
rüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der optische Sensor (10) die Lumineszenzstrahlung von allen Messpunkten (M1-M4) erfasst, und/oder
dass der optische Sensor (10) einen so großen Messwinkel aufweist, dass alle Messpunkte (M1-M4) innerhalb des Messwinkels liegen, so dass der optische Sensor (10) die Lumineszenzstrahlung von allen Messpunkten (M1-M4) messen kann, und/oder
dass die von dem Oberflächenbelag (18) abgegebene Lumineszenzstrahlung über einen Lichtleiter zu dem opti- sehen Sensor (10) geleitet wird, und/oder
d) dass der optische Sensor (10) ein Spektralphotometer ist, das ein Wellenlängenspektrum der Lumineszenzstrahlung des Oberflächenbelags (18) misst, und/oder e) dass die Messpunkte (M1-M4) um die optische Achse des optischen Sensors (10) verteilt angeordnet sind.
5. Messgerät (1; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Pyrometer (7) zur berühr- ungslosen Temperaturmessung der Oberflächentemperatur des Oberflächenbelags (18) auf dem zu überwachenden Messobjekt (19; 24) .
6. Messgerät (1; 30) nach einem der vorhergehenden An- sprüche, gekennzeichnet durch ein Kolorimeter (8) zur Messung der Farbe (RGB) des Oberflächenbelags (18) ohne die Lumineszenzanregung, insbesondere mittels einer Leuchtdiode.
7. Messgerät (1; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, gekennzeichnet durch ein Messglied (13) zur Messung des zeitlichen Abklingverhaltens (τ) der Lumineszenzstrahlung des Oberflächenbelags (18).
8. Messgerät (1; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, gekennzeichnet durch ein pH-Meter (11) zur Messung des pH-Werts (pH) des Oberflächenbelags (18).
9. Messgerät (1; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Widerstandsmesseinrichtung (12) zur Messung des elektrischen Oberflächenwiderstands (R) des Oberflächenbelags (18) und/oder des Messobjekts (19; 24).
10. Messgerät (1; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (A) mindestens eine der folgenden Eigenschaften des Lebensmittels (19; 24) wiedergibt:
a) Keimzahl von StoffWechselprodukten von Bakterien in dem Oberflächenbelag (18), insbesondere von Porphyrinen, insbesondere von Protoporphyrin IX,
b) Typ des Lebensmittels (19; 24) aus einer Gruppe von
Fleisch, Fisch, Gemüse und/oder Obst,
c) Typ des Fleischs aus einer Gruppe von Schweinfleisch, Rindfleisch, Geflügelfleisch, Lammfleisch, Wildfleisch, Pferdefleisch und/oder Hundefleisch,
d) Verzehrbarkeit des Lebensmittels (19; 24) in Abhängigkeit vom Frischezustand des Lebensmittels (19; 24).
11. Messgerät (1; 30) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit den Oberflächenbelag (18) in Abhängigkeit von
mindestens einer der folgenden Größen qualifiziert und/oder quantifiziert, insbesondere mittels einer Fuzzy-Logikeinheit : a) einem Gesamtwert, der die Intensitäten (11-13) der
Lumineszenzstrahlungen an allen Messpunkten (M1-M4) wiedergibt,
b) den von dem optischen Sensor (10) gemessenen Intensitäten (11-13) der Lumineszenzstrahlung an den einzelnen Messpunkten (M1-M4),
c) der von dem Pyrometer (7) gemessenen Oberflächentemperatur (T) ,
d) der von dem Kolorimeter (8) gemessenen Farbe (RGB), e) dem zeitlichen Abklingverhalten (τ) der Lumineszenzstrahlung,
f) dem Intensitätsverhältnis der Peaks (P1-P3) der Lumineszenzstrahlung,
g) der Wellenlängenübereinstimmung zwischen den gemessenen Wellenlängen der Peaks (P1-P3) der Lumineszenzstrahlung und den charakteristischen Wellenlängen,
h) dem von dem pH-Meter (11) gemessenen ph-Wert (pH),
wobei das Ausgangssignal (A) der Auswertungseinheit (20) vorzugsweise den Typ des Fleischs wiedergibt, i) dem von der Widerstandsmesseinrichtung (12) gemessenen Oberflächenwiderstand (R) .
12. Messgerät (1; 30) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet:,
a) dass das Messgerät (1; 30) tragbar ist, und/oder b) dass das Messgerät (1; 30) ein Handgerät ist, und/oder c) dass das Messgerät (1; 30) zur Stromversorgung eine
Batterie enthält, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, und/oder
d) dass das Messgerät (1; 30) zur Anzeige des Ausgangssignals (A) eine optische Anzeige (14) aufweist, und/oder
e) dass das Messgerät (1; 30) eine Messdauer aufweist, die kleiner ist als 10s, ls oder 50ms, und/oder
f) dass das Messgerät (1; 30) mindestens eine Datenschnittstelle (17) aufweist zur Konfigurierung des Messgeräts (1; 30) und/oder zur Ausgabe von Messdaten, wobei die Datenschnittstelle vorzugsweise eine USB- Schnittstelle (17), eine Bluetooth-Schnittstelle und/oder eine RFID-Schnittstelle aufweist, und/oder g) dass das Messgerät (1; 30) eine durchsichtige und auswechselbare Kappe aufweist, wobei die Anregung der Lumineszenzstrahlung und die Messung der Lumineszenzstrahlung durch die Kappe hindurch erfolgt, und/oder h) dass jedem Messpunkt (M1-M4) jeweils eine Anregungsquelle (3-6) zugeordnet ist, so dass die Lumineszenzanregung an jedem Messpunkt (M1-M4) jeweils durch die diesem Messpunkt (M1-M4) zugeordnete Anregungsquelle (3-6) erfolgt, und/oder
i) dass das Messgerät das Messobjekt zusätzlich durch eine
Raman-Spektroskopie untersucht.
13. Verwendung des Messgeräts (1; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Messen von StoffWechselprodukten von Bakterien auf einem Lebensmittel (19/ 24), das zum Verzehr bestimmt ist, insbesondere auf Fleisch.
14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet:, a) dass das Lebensmittel (24) auf einer Fertigungsstraße
(22) bearbeitet wird, wobei entlang der Fertigungsstraße (22) hintereinander mehrere
Bearbeitungsstationen (25, 26, 28) angeordnet sind, die das Lebensmittel (19; 24) aufnehmen, schneiden, portionieren, wiegen, vermessen, zubereiten, anrichten und/oder verpacken,
b) dass das Lebensmittel (19; 24) auf der Fertigungsstraße
(22) mit dem Messgerät (30) vermessen wird, insbesondere nach der Verpackung des Lebensmittels (19; 24) durch die Verpackung (29) hindurch.
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