УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ФАКТА ЗАМОРАЖИВАНИЯ ИЛИ РАЗМОРАЖИВАНИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

Полезная модель относится к пищевой промышленности и технологии длительного хранения продуктов питания, находящихся в упаковке в замороженном состоянии, более конкретно, к устройству для визуального контроля факта их замораживания или размораживания и может найти применение в системе организации общественного питания для установления факта несанкционированного размораживания продуктов.
Замороженные продукты (мясные полуфабрикаты, рыба, овощи, ягоды и др.) после размораживания и повторной заморозки теряют свои потребительские качества, в том числе, вкус, аромат, внешний вид, а мясные и рыбные продукты могут стать испорченными и вредными для здоровья. Обычно на наружную поверхность упаковочного изделия с замороженным продуктом производитель тем или иным способом наносит соответствующие надписи, информирующие потребителя о составе, условиях и сроках хранения продукта. Однако у конечного потребителя нет возможности достоверно определить была ли разморожена и вновь заморожена конкретная упаковка с продуктом, который он намерен приобрести.
Известно устройство для визуального контроля факта замораживания или размораживания продуктов питания, содержащее корпус с окном и размещенный в корпусе узел термоиндикации, который выполнен в виде, по крайней мере, одной ампулы с замерзающей, красящей жидкостью, установленной с возможностью контакта с впитывающим элементом, размещенным перед окном корпуса, причем устройство может быть снабжено узлом крепления к таре, например, в виде невосстанавливаемой клейкой полоски, по типу закрытой ленты лейкопластыря (см. патент РФ №27221, опублик. 10.01.2003).
Однако данная конструкция позволяет скрыть факт несанкционированного размораживания от конечного потребителя продукта, поскольку разработана, преимущественно, для определения случаев размораживания низкотемпературных камер и холодильников приемщиком продуктов.
Известен индикатор термической истории замороженных продуктов, состоящий из контейнера, изготовленного из прозрачного материала для приема жидкой среды, подвижного элемента, действующего как индикатор, который можно увидеть снаружи контейнера, упругого элемента и способных расцепляться удерживающих средств, приспособленных для удержания подвижного элемента в начальном положении при комнатной температуре и при замораживании, причем после замораживания и расцепления удерживающих средств подвижный элемент перемещается в другую позицию, обеспечивая информацию о термической истории замороженного продукта в соответствии с повышением температуры, которому он был подвергнут, и временем, прошедшим с момента расцепления удерживающих элементов. Особенностью известного индикатора является то, что подвижный элемент прикреплен к упругому элементу и выполнен из материала с нейтральной плавучестью в жидкой среде, вязкость которой зависит от температуры, при этом подвижный элемент перемещается в жидкой среде в результате возвратного усилия упругого элемента за время, которое является функцией вязкой жидкой среды (см. патент РФ №2117264, опублик. 10.08.1998).
К недостаткам известного индикатора следует отнести сложность и нетехнологичность удерживающих средств и средств запуска, а также необходимость предварительного подбора времени перемещения подвижного элемента в функции вязкости рабочей среды для получения данных о термической истории замороженного продукта.
Известен индикатор качества шоковой заморозки пищевого продукта, размещенный внутри у внешней поверхности прозрачной упаковки, предназначенной для хранения продукта в сохранном состоянии при пониженной температуре и содержащий средство, обладающее свойством изменять внешний вид индикатора в случае изменения температуры до определенных пороговых значений (см. патент РФ №61693, опублик. 10.03.2007).
Особенностью известного устройства является то, что средство, обладающее свойством изменять внешний вид индикатора в случае изменения температуры до определенных пороговых значений выполнено в виде бумаги, пропитанной раствором вещества, изменяющего цвет при изменении температуры, причем в благоприятном для хранения интервале более низких значений температуры цвет индикатора зеленый, при переходе первого порогового значения к интервалу более высоких значений температуры, при котором продукт сохраняется меньший срок, цвет индикатора желтый и после повышения температуры и перехода второго порогового значения (-1-5-0°) цвет индикатора красный. Указанный индикатор может быть выполнен в виде тонкой фигурной этикетки.
Недостатком известного технического решения являются сравнительно низкие технологичность и надежность компонентов устройства, в частности, непрочного бумажного носителя индикатора, склонного портиться при различных условиях эксплуатации, а также к выцветанию на свету. Кроме того, раствор хромоактивного вещества имеет пониженную работоспособность при температурах заморозки продукта. При этом известное устройство допускает сокрытие фактов неоднократного размораживания от конечного потребителя продукта.
Кроме упомянутых индикаторов для визуального контроля сохранности находящихся в упаковке продуктов питания следует упомянуть электронные устройства для идентификации, защиты от подделки или определения факта несанкционированного вскрытия упаковки. Такие устройства, как правило, включают источник питания, программируемый электронный блок с микросхемой, датчики вскрытия упаковки и т.п. (см. например, патент Великобритании №2282366 A1, 1994, патент РФ №2148546 опублик. 10.05.2000, патент РФ №2270479 опублик 20.02.2006 и др.).
Наиболее близким техническим решением к предложенному по совокупности существенных признаков является устройство для визуального контроля годности товара, включающее расположенный на упаковке корпус в виде пластины, в котором размещены источник питания, светодиоды, микросхема и кнопка активации (см. патент РФ №141399, опублик. 10.06.2014 - прототип).
Особенностью известного устройства является то, что оно предназначено для индикации срока годности товаров, в том числе, продуктов питания, для которых такой срок установлен. Устройство обеспечивает возможность дистанционного определения годности товара путем программирования таймера микросхемы для звукового и светового предупреждения потребителя об истечении срока годности товара. К недостаткам известного индикатора следует отнести невозможность определения с его помощью условий хранения и, в частности, факта замораживания или размораживания продуктов питания без вскрытия упаковки непосредственно перед возможным применением.
Техническим результатом предложенной полезной модели является устранение недостатков известных технических решений и увеличение функциональных возможностей устройства для получения конечным потребителем достоверных данных о термической истории замороженных продуктов питания.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для визуального контроля факта замораживания или размораживания продуктов питания, включающем расположенный на упаковке корпус в виде пластины, в котором размещены источник питания, по крайней мере, один светодиод, микросхема и кнопка активации, согласно полезной модели, содержатся средства для изменения состояния микросхемы после активации при изменении температуры продукта до определенных пороговых значений, включающие, по крайней мере, один двухпозиционный датчик температуры, электрический выход которого соединен с входом микросхемы, причем при первичном замораживании и переходе в благоприятный для хранения продукта интервал более низких значений температуры датчик температуры находится в состоянии первой позиции, при которой микросхема находится в режиме ожидания, а светодиод - в первом режиме свечения; при первичном размораживании продукта и переходе указанного порогового значения к более высоким значениям температуры, при которых продукт разморожен и сохраняется меньший срок, датчик температуры находится в состоянии второй позиции, при которой микросхема находится в режиме, обеспечивающем функционирование светодиода во втором режиме свечения, свидетельствующем о необходимости реализации размороженного продукта до истечения заданного программой промежутка времени, после истечения которого микросхема находится в режиме, обеспечивающем функционирование светодиода в третьем режиме свечения, свидетельствующем о недопустимом нарушении режима хранения продукта; в случае повторных несанкционированных актов замораживания и размораживания указанного продукта микросхема находится в режиме, обеспечивающем функционирование светодиода в четвертом режиме свечения, свидетельствующем об испорченном продукте.
Кроме того, двухпозиционный датчик температуры для первого порогового значения температуры в области 0°C может быть выполнен в виде герметичной трубки из полимерного материала, снабженной на торцах электродами, и заполненной, преимущественно, технической водой, а для более низкого порогового значения температуры - раствором хлорида натрия.
Кроме того, устройство может быть снабжено двухпозиционными датчиками температуры для пороговых значений в области замораживания продукта, в области 0°C и в области положительных температур.
Кроме того, микросхема может быть выполнена с возможностью обеспечения работы одного или нескольких светодиодов в режимах непрерывного, импульсного или монохроматического излучения, преимущественно, в диапазонах зеленого, желтого или красного свечения, причем при хранении продукта в замороженном состоянии микросхема и светодиоды могут быть выполнены с возможностью функционировании в экономичном режиме низкого энергопотребления.
Кроме того, корпус устройства может быть выполнен в виде пластины из полимерного материала и снабжен узлом крепления к внутренней или наружной поверхности упаковки в форме невосстанавливаемой клейкой полоски или этикетки с возможностью наблюдения за свечением светодиода.
Кроме того, устройство может дополнительно содержать излучатель тревожных звуковых сигналов, выполненный с возможностью функционирования синхронно со свечением светодиода.
Кроме того, устройство может дополнительно содержать излучатель модулированных звуковых сигналов, при этом микросхема может быть выполнена с возможностью функционирования излучателя в режиме передачи рекламного сообщения о производителе товара и его качестве.
Такое выполнение полезной модели позволяет устранить недостатки известных индикаторов качества продуктов питания, увеличить функциональные возможности и технологичность устройства, предназначенного для визуального контроля факта замораживания или размораживания продуктов питания с получением обслуживающим персоналом складов и конечным потребителем достоверных данных о термической истории замороженного продукта.
Дополнительные функциональные возможности и технологичность предложенного устройства обеспечиваются за счет использования соединенного указанным образом с упаковкой корпуса, содержащего высоконадежные миниатюрные компоненты: светодиод, маломощный источник питания, кнопку активации, по крайней мере, один двухпозиционный датчик температуры и программируемую микросхему, соединенную на выходе с индикатором свечения в виде светодиода. В случае первичного замораживании продукта в благоприятном интервале температур ниже 0°C датчик температуры, находящийся в состоянии первой позиции, обеспечивает первый режим свечения светодиода. При этом для конечного потребителя становится ясно, что продукт не подвергался разморозке (первый режим свечения индикатора). При первом размораживании продукта датчик температуры для первого порогового значения и микросхема обеспечивают свечение индикатора во втором режиме, предупреждающем потребителя об этом факте. При превышении заданного таймером микросхемы времени разморозки продукта светодиод находится в третьем режиме свечения, свидетельствующем о недопустимом нарушении режима хранения продукта. При повторных актах заморозки и разморозки продукта он может оказаться испорченным, при этом светодиод находится в четвертом режиме свечения, что особенно важно для предупреждения потребителя о непригодным для употребления продукте.
Двухпозиционный датчик температуры для первого порогового значения температуры в области 0°C выполнен указанным образом в форме герметичной трубки из полимерного материала, заполненной технической водой и снабженной на торцах электродами. Электрическое сопротивление этого датчика протекающему через него току при наличии между электродами технической воды, т.е. при температуре выше точки замерзания, значительно (десятки кОм) ниже, чем у льда (несколько МОм), что дает первое пороговое значение температуры для указанного изменения состояния микросхемы и светодиодного индикатора. Для более низкого порогового значения вместо технической воды можно использовать раствор хлорида натрия заданной концентрации и проводимости с пониженной температурой замерзания.
В качестве порогового значения температуры в области выше 0°C, в частности, может использоваться магниточувствительный герконовый датчик в виде миниатюрного геркона МКА-07101, находящегося в поле миниатюрного постоянного магнита, совмещенного с термочувствительной пластиной из гадолиния (температура Кюри около 19°C) для переключения контактов геркона путем шунтирования поля постоянного магнита при фазовом переходе металла пластины из парамагнитного в ферромагнитное состояние и обратно.
В соответствии с предложенным техническим решением блок управления устройства в виде микросхемы может быть выполнен с возможностью обеспечения работы, по крайней мере, одного светодиодного индикатора в режимах непрерывного, импульсного или монохроматического излучения с использованием экономичных режимов свечения и с использованием излучателя модулированных тревожных звуковых сигналов в режимах оповещения или рекламы. При этом важным обстоятельством для эффективного применения предложенного устройства является использование миниатюрных компонентов, размещенных в герметичной капсуле из полимерного материала и предельно простое выполнение узла крепления устройства к внутренней или наружной поверхности упаковки, преимущественно, посредствоим невосстанавливаемой клейкой полоски в форме этикетки.
На фиг. 1 показан общий вид устройства, закрепленного на упаковке с замороженным продуктом питания, на фиг. 2 изображена блок схема устройства, на фиг. 3 представлена принципиальная схема датчика для первого порогового значения температуры.
Устройство (фиг. 1) для визуального контроля факта замораживания или размораживания продуктов питания содержит размещенные на поверхности упаковки 1 с продуктом 2 средства для индикации изменения температуры его хранения. На поверхности упаковки 1 укреплен миниатюрный корпус 3 в виде пластины с размещенными в ней светодиодным индикатором 4, источником питания 5 и микросхемой 6, соединенной на выходе с светодиодом 4, а на входе с электрическим выходом двухпозиционного датчика 7 температуры для первого порогового значения, разграничивающего условия или температурные интервалы хранения продукта 2. При этом двухпозиционный датчик 7 является элементом электронного ключа или измерительным плечом в мостовой схеме в составе микросхемы 6, которая предварительно запрограммирована для функционирования с целью визуального контроля с помощью светодиода 4 факта замораживания или размораживания конкретного вида продукта 2 относительно заданного порогового значения температуры. В благоприятном интервале температур для хранения замороженного продукта двухпозиционный датчик 7 находится в состоянии первой позиции, микросхема 6 - в режиме ожидания, а светодиод 4 - в первом режиме свечения. При размораживании продукта 2 когда он сохраняется меньший срок, датчик температуры 7 находится в состоянии второй позиции, а светодиод 4 во втором режиме свечения. После истечения заданного программой промежутка времени разморозки, микросхема 6 обеспечивает функционирование светодиода 4 в третьем режиме свечения. При повторных несанкционированных актах замораживания и размораживания продукта микросхема 6 обеспечивает работу светодиода 4 в четвертом режиме свечения, свидетельствующем об испорченном продукте.
На фиг. 1 поз.8 обозначены прозрачная часть упаковки 1 и корпуса 3 устройства, поз. 9 - кнопка активации микросхемы 6, поз. 10 - токопроводящая подложка для коммутации указанных элементов схемы в устройстве, а поз. 11 - невосстанавливаемая клейкая полоска для крепления корпуса 3 к поверхности упаковки 1. Стрелками показано излучение светодиодного индикатора 4 в направлении потребителя. Размерные линии C, A, B, обозначают, соответственно, длину клейкой полоски 11 (этикетки): 20-50 мм, продольный размер корпуса 3 устройства 5-15 мм и его толщину порядка 1 мм. Характерные размеры компонентов устройства при этом могут составлять: светодиодный индикатор - диаметр 0,5-1,5 мм, маломощный источник питания - толщина 0,1-0,5 мм и диаметр до 8 мм, двухпозиционный датчик температуры - толщина 1 мм и длина 5 мм, программируемая микросхема 6 - толщина 0,5 мм и длина 5 мм.
Блок-схема (фиг. 2) предложенного устройства включает размещенные в корпусе 3 блок индикации 12 со светодиодами 4, блок источника питания 13, блок управления в виде микросхемы 6, кнопку 9 ее активации и блок 14 датчиков для пороговых значений температуры, разграничивающих условия или температурные интервалы хранения продукта питания 2. При этом блок индикации 12 может включать, по крайней мере, один монохромный или полихромный светодиодный индикатор 4. Блок питания 13 может включать один, два или три миниатюрных источника питания 5, в частности, для общего или раздельного питания блоков индикации 12, управления 6 и датчиков 14. Последний может содержать один или два двухпозиционных датчика 7 температуры для различных пороговых значений.
Двухпозиционный датчик 7 температуры (фиг. 3) для первого порогового значения температуры в области 0°C, как указывалось выше, выполнен в виде герметичной трубки 15 из полимерного материала, заполненной, преимущественно, технической водой 16 и снабженной на торцах электродами 9 с герметизирующими пробками 17. Для использования в устройстве датчика температуры с более низким пороговым значением температуры трубка 15 может быть заполнена подсоленной водой (раствором хлорида натрия заданной концентрации и проводимости с пониженной температурой замерзания).
Предложенное устройство может содержать дополнительный двухпозиционный датчик (не показан) для второго порогового значения температуры в области 19°C, выполненный в виде геркона с переключаемыми контактами, находящимися в поле постоянного магнита, совмещенного с термочувствительной пластиной из гадолиния (Тк=19°C) для переключения контактов геркона путем шунтирования поля постоянного магнита при фазовом переходе металла пластины из парамагнитного в ферромагнитное состояние и обратно. При переходе второго порогового значения блок управления на основе микросхемы 6 находится в режимах, обеспечивающих функционирование светодиода 4 в четвертом или дополнительных режимах свечения. При этом микросхема 6 может быть выполнена с возможностью обеспечения работы нескольких светодиодных индикаторов в режимах непрерывного, импульсного или монохроматического излучения, преимущественно, в диапазонах зеленого, желтого или красного свечения с возможностью функционировании светодиодов в экономичном режиме низкого энергопотребления. Предложенное устройство также может содержать излучатель (не показан) тревожных звуковых сигналов, синхронизированных со свечением светодиодного индикатора 4, а также в режиме передачи рекламного сообщения о производителе товара и его качестве. Данный электродинамический или пьезоэлектрический излучатель может быть смонтирован внутри или на корпусе 3 устройства, при этом акустической мембраной излучателя может служить поверхность упаковки 1 продукта 2.
Устройство, содержащее указанные компоненты и датчик температуры для первого порогового значения, работает следующим образом.
Представитель поставщика или производителя продукта питания 2 обеспечивает предварительное программирование микросхемы 6 блока управления для функционирования предложенного устройства с целью последующего визуального контроля с помощью светодиодного индикатора 4 факта замораживания или размораживания конкретного вида продукта 2 относительно заданного порогового значения температуры, разграничивающего условия и температурные интервалы его хранения. До замораживания продукта питания 2 укомплектованное и подготовленное указанным образом устройство закрепляют на поверхности упаковки 1 с помощью невосстанавливаемой клейкой полоски 11 и нажимают на корпусе 3 кнопку 9 активации микросхемы 6 устройства.
После замораживания продукта питания 2 в благоприятном интервале температур ниже 0°C двухпозиционный датчик 7 температуры находится в позиции, при которой его электрическое сопротивление максимально из-за замораживания воды 16, заполняющей трубку 15. Начиная с момента замораживания продукта 2 увеличение сопротивления датчика 7 приводит к функционированию микросхемы 6 блока управления в режиме ожидания, при котором его программой обеспечивается первый режим свечения индикатора 4 в одном из трех вариантов: режим белого свечения, экономичного свечения или непрерывного зеленого свечения. В последнем случае светодиодный индикатор 4 должен быть выполнен с возможностью полихромного свечения или когда в составе индикатора имеются три цветных монохромных светодиода. В указанном состоянии замороженный продукт 2 может храниться в течение сравнительно большого промежутка времени, регламентированного соответствующими техническими условиями.
При первичном размораживании и достижении температуры продукта 2 выше первого порогового значения, т.е. выше 0°C, лед внутри трубки 15 датчика 7 также размораживается, превращаясь в воду, электрическое сопротивление которой резко уменьшается и датчик 7 температуры переходит в состояние второй позиции, при которой микросхема 6 находится в режиме, обеспечивающем функционирование светодиода 4 во втором режиме свечения в одном из двух вариантов: режим белого свечения с редкими пульсациями или непрерывного желтого свечения. Это свидетельствует о переходе при размораживании первого порогового значения к более высоким значениям температуры, при которых продукт сохраняется меньше положенного срока, что свидетельствует о необходимости реализации размороженного продукта до истечения промежутка времени, заданного таймером программы микросхемы 6.
После истечения заданного программой промежутка времени таймер переводит микросхему 6 блока управления в состояние, обеспечивающее функционирование светодиода 4 в третьем режиме свечения, свидетельствующем о нарушения режима хранения продукта: режим белого свечения с частыми пульсациями или непрерывного красного свечения. В режиме повторных несанкционированных актов замораживания и размораживания продукта двухпозиционный датчик 7 температуры повторно переходит пороговое значение температуры, изменяя свое сопротивление. Вследствие этого микросхема 6 переходит в состояние, обеспечивающее функционирование светодиода 4 в четвертом режиме свечения: тревожно пульсирующее белое или непрерывное красное свечение.
Если кроме датчика для первого порогового значения в области 0°C устройство содержит добавочный герконовый датчик с использованием гадолиния для второго порогового значения в области 19°C у предложенного устройства возникают дополнительные функциональные возможности, заключающиеся в получении конечным потребителем достоверных данных не только о термической истории замороженного продукта, но и об условиях его хранения в период между указанными пороговыми значениями температуры с использованием дополнительных светодиодных индикаторов, что важно при хранении отдельных видов ранее замороженных продуктов, например, ягод или грибов.
Таким образом, в предложенной полезной модели достигается указанный технический результат, связанный с повышением технологичности и расширением функциональных возможностей устройства для получения конечным потребителем достоверных данных о термической истории замороженного продукта. Это достигается за счет нового конструктивного выполнения устройства, соединенного указанным образом с упаковкой, и использования высоконадежных комплектующих: датчиков пороговых значений температуры, миниатюрных светодиодных индикаторов, маломощного источника питания и программируемой микросхемы в блоке управления. Кроме функции визуального контроля факта замораживания или размораживания продуктов питания предложенное устройство обеспечивает также возможность получения для некоторых продуктов дополнительных данных о термической истории после их размораживания.
В соответствии с предложенным техническим решением устройство может быть выполнено с возможностью обеспечения работы одного или нескольких светодиодных индикаторов в режимах непрерывного, импульсного или монохроматического излучения с использованием экономичных режимов свечения, а также с использованием излучателя модулированных тревожных звуковых сигналов в режимах оповещения или рекламы. Крепление устройства на внутренней или наружной поверхности упаковки возможно как посредством закрепления капсулы на упаковке с помощью невосстанавливаемой клейкой полоски в форме этикетки или скреплением с упаковкой, например, с помощью механического зажима. При этом предложенное устройство предоставляет для конечного потребителя дополнительные, сверх обычных, возможности достоверного определения термической истории продукта питания и была ли разморожена и вновь заморожена конкретная упаковка с продуктом, который потребитель намерен приобрести. Предельные габариты и масса предложенного устройства при современном уровне производства указанных компонентов могут быть минимальными, а по толщине - порядка 1 мм. Связанная с этими факторами себестоимость устройства становится сравнимой со стоимостью широко используемых банковских, транспортных или социальных электронных карт, т.е. может не превышать стоимости упаковки и составлять незначительную долю стоимости контролируемого продукта питания.