PL209532B1 - Sposób i urządzenie do nieodwracalnego wskazania przekroczenia górnej zadanej temperatury zamrożonych obiektów, zwłaszcza produktów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do nieodwracalnego wskazania przekroczenia górnej zadanej temperatury zamrożonych obiektów, zwłaszcza produktów.

Z opisu patentowego nr WO 0172601 A1 znane jest urzą dzenie do nieodwracalnego wskazania przekroczenia górnej zadanej temperatury zamrożonych produktów, które zbudowane jest ze zbiorniczka wewnętrznego i zbiorniczka zewnętrznego, które wypełnione są różnymi roztworami. Roztwory te w przypadku zmieszania ze sobą tworzą mieszaninę o innym kolorze. Po zamrożeniu, powstający lód powoduje pęknięcie zbiorniczka wewnętrznego, w przypadku rozmrożenia roztwory wypływające ze zbiorniczków mieszają się ze sobą, co powoduje wywołanie zabarwienia powstałej mieszaniny.

Z polskiego zgł oszenia patentowego nr P. 370 395 znany jest wskaź nik przekroczenia temperatury rozmrożenia do zamrożonych produktów spożywczych. Wskaźnik ten zbudowany jest z woreczka foliowego, w którym umieszczony jest element wskaźnikowy wykonany z zamrożonej cieczy w formie soczewki, która zabarwiona jest w dwóch kolorach. W przypadku rozmrożenia następuje roztopienie lodu i wymieszanie kolorów cieczy. Powrót do formy wyjściowej jest niemożliwy.

Sposób nieodwracalnego wskazania przekroczenia górnej zadanej temperatury zamrożonych obiektów, zwłaszcza produktów, polegający na umieszczeniu obok zamrożonego produktu, na elemencie nośnym zespołu wskaźnikowego, zmieniającego swą barwę po rozmrożeniu, składającego się z dwóch podzespołów, przy czym podzespoły umieszcza się w taki sposób, aby w stanie sygnalizacji umożliwić im kontaktowanie się ze sobą za pośrednictwem wody, charakteryzuje się tym, że pierwszy podzespół tworzy się z mieszaniny zawierającej środek żelujący, wodę i korzystnie zawierającej substancje obniżające jej temperaturę krzepnięcia oraz substancje wskaźnikowe, które w stanie sygnalizacji są aktywowane w roztworze wodnym przez substancje aktywujące, zaś drugi podzespół tworzy się z mieszaniny zawierającej środek żelujący, wodę i korzystnie zawierającej substancje obniżające jej temperaturę krzepnięcia oraz substancje aktywujące, które w stanie sygnalizacji w roztworze wodnym aktywują substancje wskaźnikowe.

W wariancie realizacji stosuje się żel, który sporządza się z wody i środka żelującego, korzystnie z agarozy i/lub żelatyny.

W kolejnym wariancie stosuje się bezwodną mieszaninę zawierają c ą ś rodek wiążący i nanokapsułki i/lub mikrokapsułki, wypełnione wodą co najmniej w 90% objętości.

W następnym wariancie realizacji jako substancję obniżającą temperaturę krzepnięcia wody stosuje się chlorek sodu i/lub chlorek wapnia.

W wariancie innym realizacji jako substancję wskaźnikową stosuje się barwny wskaźnik chemiczny, korzystnie jednobarwny, a jako substancję aktywującą substancję wskaźnikową stosuje się bufor chemiczny.

W jeszcze innym wariancie realizacji jako barwny wskaź nik chemiczny stosuje się fenoloftaleinę, a jako bufor chemiczny stosuje się bufor fosforanowy. W kolejnym wariancie realizacji pierwszy podzespół i drugi podzespół ustawia się liniowo względem siebie i mierzy się w stanie sygnalizacji długość l strefy barwnej i z zależności l = κ I ΔΤ (τ) d_T gdzie:

ΔΤ = Τ-Τ₀, przy czym Τ₀ oznacza górną zadaną temperaturę wskazania, w której następuje stopnienie roztworów substancji aktywujących i sygnalizacyjnych w obu podzespołach,

Τ - oznacza temperaturę wskaźnika w dowolnym momencie w stanie wskazania, κ - oznacza stałą wskaźnika, którą ustala się eksperymentalnie niezależnie dla każdego podzespołu poprzez dobór stężenia i składu żelu, określa się czas τ, w którym produkt pozostawał w temperaturze wyższej niż górna zadana temperatura.

Urządzenie do nieodwracalnego wskazania przekroczenia górnej zadanej temperatury zamrożonych obiektów, zwłaszcza produktów, składające się z elementu osłonowego oraz elementu nośnego, na którym umieszczony jest zespół wskaźnikowy w postaci mediów oddzielonych od siebie w stanie czuwania, który zmienia swoją barwę po rozmrożeniu charakteryzuje się tym, że zespół wskaźnikowy umieszczony jest w pierwszym wgłębieniu oraz w drugim wgłębieniu, które wykonane są w elemencie nośnym, przy czym w pierwszym wgłębieniu umieszczona jest mieszanina zawierająca środek żelujący, wodę i korzystnie substancje obniżające jej temperaturę krzepnięcia oraz substancje wskaźPL 209 532 B1 nikowe, które w stanie sygnalizacji są aktywowane w roztworze wodnym przez substancje aktywujące, a w drugim wgłębieniu umieszczona jest mieszanina zawierająca środek żelujący, wodę i korzystnie substancje obniżające jej temperaturę krzepnięcia oraz substancje aktywujące, które w stanie sygnalizacji w roztworze wodnym aktywują substancje wskaźnikowe, przy czym pierwsze wgłębienie połączone jest kanalikiem przelotowym z drugim wgłębieniem, zaś na elemencie nośnym, korzystnie umieszczony jest element termoizolacyjny.

W wariancie realizacji wgłębienia wykonane są w postaci podłużnych liniowo względem siebie usytuowanych rowków, zaś korzystnie na elemencie nośnym umieszczone są wskaźnikowe elementy graficzne.

W przypadku zamroż enia urządzenia, struktury fizyczne, w których znajduje się immobilizowana woda, tj. nanokapsułki i/lub mikrokapsułki lub żel, ulegają zniszczeniu przez powstający lód. Od tego momentu układ znajduje się w stanie czuwania, czyli gotowości do wskazania.

Natomiast w przypadku rozmrożenia, lód topi się, a uwolniona woda tworzy połączenie pomiędzy podzespołem zawierającym substancje aktywujące i podzespołem zawierającym substancje sygnalizacyjne. Od tego momentu układ znajduje się w stanie sygnalizacji, co uwidocznione jest poprzez nieodwracalną zmianę zabarwienia zespołu wskaźnikowego.

Korzystną cechą sposobu według wynalazku w stosunku do znanego sposobu jest łatwość przeprowadzenia czynności przygotowawczych, które wszystkie mogą być wykonywane w temperaturach dodatnich.

Korzystną cechą urządzenia według wynalazku w stosunku do znanych urządzeń jest możliwość jego przygotowywania i przechowywania w temperaturach dodatnich.

Szczególnie korzystną cechą urządzenia jest również samorzutne przejście w stan czuwania. Urządzenie posiada prostą budowę i jest łatwe w stosowaniu i w przechowywaniu. Zastosowanie elementu termoizolacyjnego pozwala na sterowanie dynamiką wskazania urządzenia, możliwe jest regulowanie opóźnienia wskazania. Opóźnienie wskazań można także regulować odległością pomiędzy obydwoma podzespołami. Dzięki dodatkowi substancji zmieniających temperaturę krzepnięcia, bądź topnienia immobilizowanych roztworów, możliwa jest także budowa urządzeń wskazujących różne górne zadane temperatury, tzn. temperatury, w których następuje stopnienie roztworów substancji aktywujących i sygnalizacyjnych w obu podzespołach. W miarę dyfuzji obu reagentów do podzespołów, barwa powstaje w stopniowo narastającej strefie, co umożliwia wyskalowanie odczytu czasu przekroczenia górnej zadanej temperatury.

Wielkość wskazania, odpowiadająca długości strefy barwnej l, zależy od różnicy temperatur ΔΤ i czasu t i opisana jest w przybliżeniu wzorem:

l = κ I ΔT (τ) d_T gdzie:

ΔT = T-T₀, przy czym T₀ oznacza górną zadaną temperaturę wskazania (np. 0°C lub -18°C), przy czym całkowanie (narost długości strefy barwnej) ustaje, gdy T < T₀, co oznacza, że wtedy ΔT = 0,

T - oznacza temperaturę wskaźnika w dowolnym momencie w stanie wskazania, κ - stała wskaźnika, zależna od ustalonego składu żelu i zawartości środka żelującego, inna dla substancji aktywującej oraz wskaźnikowej.

Szybkość dyfuzji w żelach, tzn. szybkość narastania strefy barwnej zależy od wielkości przekroczenia górnej zadanej temperatury i można ją regulować składem żelu. Ponadto, wykorzystując różnicę szybkości jonów wodorotlenowych (większa) i substancji wskaźnikowej (mniejsza) w żelu o danej zawartości środka żelującego, można wykorzystać różnice w szybkości narastania strefy barwnej w obu podzespołach do stworzenia dwóch skal całkowania temperatury po czasie (krótkookresowej i długookresowej).

Wynalazek objaśniony jest bliżej w przykładach wykonania i na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia odmianę urządzenia w widoku z góry, fig. 2 przedstawia przekrój A-A z fig. 1.

P r z y k ł a d

1. Wyznaczanie stałych wskaźnika κ

Wyznaczanie stałych wskaźnika k dokonuje się z zależności l = κ I ΔT (τ) dT gdzie:

l - oznacza długość strefy barwnej,

PL 209 532 B1

ΔΤ = T-T₀, przy czym T₀ oznacza górną zadaną temperaturę wskazania, w której następuje stopnienie roztworów substancji aktywujących i sygnalizacyjnych w obu podzespołach,

T - oznacza temperaturę wskaźnika w dowolnym momencie w stanie wskazania, τ - oznacza czas, w którym produkt pozostawał w temperaturze wyższej niż górna zadana temperatura.

W tym celu z arkusza tworzywa sztucznego o szorstkiej powierzchni wykonuje się element nośny 1 o wymiarach 50 x 25 mm. Powierzchnię elementu nośnego 1 formuje się poprzez wytłoczenie tak, aby utworzyć dwa liniowo ustawione względem siebie wgłębienia 1a i 1b w postaci rowków. Odległość między wgłębieniami 1a i 1b wynosi 0,25 mm. Do tak utworzonego wgłębienia 1a nanosi się za pomocą grafionu mieszaninę składającą się z 10% roztworu chlorku sodowego, 1% roztworu fenoloftaleiny w alkoholu i agarozy w stanie tuż przed zakrzepnięciem o łącznej objętości 15 mm³ tworząc pierwszy podzespół 4. Do wgłębienia 1b nanosi się za pomocą grafionu mieszaninę składającą się z buforu fosforanowego o alkalicznym pH i agarozy w stanie tuż przed zakrzepnięciem o łącznej objętości 15 mm³ tworząc drugi podzespół 5, nie dopuszczając do kontaktu pomiędzy tymi podzespołami. Wzdłuż pierwszego podzespołu 4 i drugiego podzespołu 5 na powierzchni elementu nośnego 1 rysuje się element graficzny 8 w postaci skali. Pierwszy podzespół 4 i drugi podzespół 5 oraz element graficzny 8 osłania się elementem osłonowym 6, w postaci kopułki z przezroczystego, nieprzepuszczającego wody tworzywa sztucznego.

Przy założonym parametrze T0 wskaźnik poddaje się operacji zamrożenia, a następnie rozmrożenia. W trakcie rozmrożenia produktu, dochodzi do kontaktu pomiędzy pierwszym podzespołem 4 i drugim podzespołem 5 poprzez uwolnioną wodę. Powstały roztwór wodny o odczynie alkalicznym wywołuje zabarwienie fenoloftaleiny na kolor malinowy. W pierwszym podzespole następuje narastanie strefy barwnej 9. W drugim podzespole następuje narastanie strefy barwnej 10.

Następnie, mierzy się długość strefy barwnej 9 i strefy barwnej 10, powstałych w czasie _T. Z powyższej zależności wyznacza się stałe wskaźnika κ.

Korzystnie, powyższe operacje wykonuje się dla kilku różnych wartości T.

2. Wykonanie wskaźnika przekroczenia górnej zadanej temperatury

Wskaźnik wykonuje się jak w p. 1. Tak wykonane urządzenie jest mocowane do opakowania zamrażanego produktu taśmą dwustronnie przylepną. Po wyjęciu z urządzenia chłodniczego produktu, który w trakcie przebywania w urządzeniu chłodniczym uległ rozmrożeniu, mierzy się długość l strefy barwnej 9 i z zależności l = k j ΔT (τ) dT gdzie:

ΔT = T-T₀, przy czym T₀ oznacza górną zadaną temperaturę wskazania, w której następuje stopnienie roztworów substancji aktywujących i sygnalizacyjnych w obu podzespołach,

T - oznacza temperaturę wskaźnika w dowolnym momencie w stanie wskazania, κ - oznacza stałą wskaźnika, określa się czas t, w którym produkt pozostawał w temperaturze wyższej niż górna zadana temperatura.

Występujące zabarwienie nie ulegnie zmianie po ponownym zamrożeniu. Tak wykonany wskaźnik wskazuje przekroczenie górnej zadanej temperatury zamrożonego produktu i czas, przez jaki produkt ten był rozmrożony.

Claims (8)

1. Sposób nieodwracalnego wskazania przekroczenia górnej zadanej temperatury zamrożonych obiektów, zwłaszcza produktów, polegający na umieszczeniu obok zamrożonego produktu, na elemencie nośnym zespołu wskaźnikowego, zmieniającego swą barwę po rozmrożeniu, składającego się z dwóch podzespołów, przy czym podzespoły umieszcza się w taki sposób, aby w stanie sygnalizacji umożliwić im kontaktowanie się ze sobą za pośrednictwem wody, znamienny tym, że pierwszy podzespół tworzy się z mieszaniny zawierającej środek żelujący, wodę i korzystnie zawierającej substancje obniżające jej temperaturę krzepnięcia oraz substancje wskaźnikowe, które w stanie sygnalizacji są aktywowane w roztworze wodnym przez substancje aktywujące, zaś drugi podzespół tworzy się z mieszaniny zawierającej środek żelujący, wodę i korzystnie zawierającej substancje obniżające jej

PL 209 532 B1 temperaturę krzepnięcia oraz substancje aktywujące, które w stanie sygnalizacji w roztworze wodnym aktywują substancje wskaźnikowe.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek żelujący stosuje się agarozę i/lub żelatynę.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako substancję obniżającą temperaturę krzepnięcia mieszaniny stosuje się chlorek sodu i/lub chlorek wapnia.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako substancję wskaźnikową stosuje się barwny wskaźnik chemiczny, korzystnie jednobarwny, a jako substancję aktywującą substancję wskaźnikową stosuje się bufor chemiczny.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako barwny wskaźnik chemiczny stosuje się fenoloftaleinę, a jako bufor chemiczny stosuje się bufor fosforanowy.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że pierwszy podzespół (4) i drugi podzespół (5) ustawia się liniowo względem siebie i mierzy się w stanie sygnalizacji długość l strefy barwnej (9, 10) i z zależności l = κ I ΔΤ (τ) d_T gdzie:

ΔT = T-T₀, przy czym T₀ oznacza górną zadaną temperaturę wskazania, w której następuje stopnienie roztworów substancji aktywujących i sygnalizacyjnych w obu podzespołach, T oznacza temperaturę wskaźnika w dowolnym momencie w stanie wskazania, κ - oznacza stałą wskaźnika, którą ustala się eksperymentalnie niezależnie dla każdego podzespołu poprzez dobór stężenia i składu żelu, określa się czas τ, w którym produkt pozostawał w temperaturze wyższej niż górna zadana temperatura.

7. Urządzenie do nieodwracalnego wskazania przekroczenia górnej zadanej temperatury zamrożonych obiektów, zwłaszcza produktów, składające się z elementu osłonowego oraz elementu nośnego, na którym umieszczony jest zespół wskaźnikowy w postaci mediów oddzielonych od siebie w stanie czuwania, który zmienia swoją barwę po rozmrożeniu, znamienne tym, że zespół wskaźnikowy umieszczony jest w pierwszym wgłębieniu (1a) oraz w drugim wgłębieniu (1b), które wykonane są w elemencie nośnym (1), przy czym w pierwszym wgłębieniu (1a) umieszczona jest mieszanina zawierająca środek żelujący, wodę i korzystnie substancje obniżające jej temperaturę krzepnięcia oraz substancje wskaźnikowe, które w stanie sygnalizacji są aktywowane w roztworze wodnym przez substancje aktywujące, a w drugim wgłębieniu (1 b) umieszczona jest mieszanina zawierająca środek żelujący, wodę i korzystnie substancje obniżające jej temperaturę krzepnięcia oraz substancje aktywujące, które w stanie sygnalizacji w roztworze wodnym aktywują substancje wskaźnikowe, przy czym pierwsze wgłębienie (1a) połączone jest kanalikiem przelotowym (7) z drugim wgłębieniem (1b), zaś na elemencie nośnym (1) korzystnie umieszczony jest element termoizolacyjny (2).

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że pierwsze wgłębienie (1a) i drugie wgłębienie (1 b) wykonane są w postaci podłużnych, liniowo względem siebie usytuowanych rowków, zaś na elemencie nośnym (1) umieszczone są wskaźnikowe elementy graficzne (8).