Indykatory Chill-ID

Indykator Chill-ID

Technologia

Technologia Chill-ID pozwala na zbudowanie taniej i łatwej w aplikacji, inteligentnej etykiety (indykatora) informującej o jakości i długości życia produktu, do którego jest zaaplikowana. Indykator TTI – Chill-ID reaguje na te zmiany warunków składowania, na które reaguje monitorowany produkt. Daje więc zrozumiałą i czytelną informację, czy produkt był narażony na obniżenie lub utratę jakości w wyniku przebywania w nieodpowiednich temperaturach przez odpowiednio długi czas. Produkty spożywcze tracą swoją jakość wg. reguły „im niższa temperatura, tym dłuższe życie produktu, im wyższa temperatura, tym krótsze życie produktu” – właśnie do tej zasady dostosowane jest działanie naszego indykatora.

Szeroki zakres zastosowania i parametry etykiety Chill-ID

Prostota rozwiązania pozwala na stworzenie – w oparciu o ten sam zestaw substancji – całego typoszeregu wskaźników: o różnych temperaturach krytycznych, o szerokim zakresie czasu zwłoki wskazania (tzn. czas, po którym na indykatorze wystąpi wskazanie przekroczenia zadanej temperatury) oraz dodatkowo posiadające skalę czasową obrazującą długość ekspozycji powyżej temepratury krytycznej. Temperatury krytyczne (temperatury, po przekroczeniu których na indykatorze występuje wskazanie) mogą być dowolnie ustalone z zakresu od 0°C do -18°C. Czas zwłoki – technologia umożliwia opracowanie układów, które będą uwzględniać czas ekspozycji w temperaturze powyżej krytycznej, faktycznie całkując temperaturę po czasie. Im dłuższy czas ekspozycji i im wyższe przekroczenie, tym sygnał – barwna plama – większy. Oznacza to, co prawda, że przekroczenie np. o 5°C przez 4 godziny da taki sam sygnał, jak przekroczenie o 25°C przez 0,5 godziny. Istnieje jednak możliwość – ściśle w oparciu o opracowane rozwiązania – konstrukcji czujników złożonych (nieco większych, na wspólnym podłożu niosących kilka wskaźników o różnych temperaturach krytycznych), znacznie pełniej rejestrujących historię temperatury przechowywania chronionych produktów. Czasy objęte całkowaniem mogą wahać się od kilku godzin do kilku dni, a prowadzone są prace (w zależności od zapotrzebowania rynku) nad ich przedłużeniem. Skala czasowa pozwala dodatkowo poszerzyć informację o stanie w jakim znajduje się produkt poprzez wskazanie długości ekspozycji powyżej temperatury krytycznej.

Dynamika wskazania na skali czasowej, podobnie jak w przypadku czasu zwłoki ściśle zależy od temperatury, w jakiej znajduje się produkt z zaaplikowaną etykietą Chill-ID. Dzięki temu indykator odpowiednio skalibrowany pod określony rodzaj produktu może informować o jego jakości i realnym czasie przydatności do spożycia. Długość strefy zabarwionej l na skali czasowej zależy od różnicy temperatur ΔT i czasu τ w sposób określony wzorem:

gdzie:

przy czym T0 oznacza temperaturę krytyczną wskazania (z zakresu 0°C lub -18°C) )
k – stała wskaźnika, możliwa do ustalenia składem żelu.

W ten sposób długość strefy zabarwienia będzie kodować historię przebywania wskaźnika w temperaturach powyżej T0, przy czym wskazanie może być takie samo dla czasu 3 godziny i ΔT 2°C, jak i dla 0,33 godziny i ΔT 20°C (liczby przykładowe).

Macierz przedstawiająca charakterystykę wskazania na skali czasowej, tj. zależność wskazania od korelacji temperatury i czasu ekspozycji
 
 
 
Etykieta informująca o rozmrożeniu produktu

Krótka ekspozycja powyżej temperatury krytycznej, w tym przypadku 0°C, nie prowadzi do rozmrożenia produktu, dlatego wskazanie nie występuje. Wskazanie następuje dopiero w momencie rozmrożenia produktu.

Etykieta informująca o przekroczeniu terminu przydatności do spożycia

Wskazanie wystąpi w momencie przekroczenia terminu przydatności do spożycia. Przykładowo w temperaturze -5°C po trzech dniach, a w temperaturze 1°C po ok. 24 godzinach.

Etykieta ze skalą czasową

Wskazanie pojawi się na skali czasowej po minimalnym przekroczeniu temperatury krytycznej (np. -18°C). Natomiast postęp wskazania będzie następował w zależności od korelacji temperatury i czasu ekspozycji produktu. Skala czasowa może zostać podzielona na trzy etapy:

  • ok – produkt pomimo przekroczenia temperatury wskazania jest zdatny do spożycia
  • eat now – termin przydatności zbliża się do końca, dlatego produkt powinien być niezwłocznie spożyty
  • do not eat – termin przydatności do spożycia został przekroczony

Etykiety złożone

Przeznaczone do opakowań zbiorczych, do monitoringu procesów transportu i składowania u producentów, firm transportowych, dystrybutorów. Wskazania na indykatorach mogą występować w kilku skalach czasowych dla róźnych temperatur i czasów zwłoki. Dobranie odpowiednich parametrów i wariantów pozwoli na dostosowanie etykiety bezpośrednio do rodzaju produktu oraz informacji jaką ma przekazywać indykator.

Przeznaczenie Chill-ID

Indykator Chill-ID dzięki zastosowanym w nim innowacyjnym rozwiązaniom, będzie mógł być dostosowany do monitorowania spożywczych produktów mrożonych takich jak:

  • Mrożona wołowina
  • Mrożona wieprzowina
  • Mrożony drób
  • Mrożona dziczyzna
  • Mrożone ryby i owoce morza
  • Mrożone dania gotowe
  • Mrożona pizza
  • Mrożone lody i desery
  • Mrożone wyroby na bazie ziemniaka
  • Mrożone warzywa i owoce

oraz wszelkich innych produktów wymagających składowania w temperaturach poniżej 0°C.

Jak działa Chill-ID

Opracowane przy współpracy z jednostkami badawczo rozwojowymi i chronione trzema zgłoszeniami patentowymi, wskaźniki Chill-ID działają na zasadzie umożliwienia połączenia reagentów powyżej temperatury krytycznej – temperatury wskazania. Reagenty te są absolutnie nieszkodliwe dla zdrowia (dopuszczone do stosowania w przemyśle spożywczym), dlatego kontakt z czujnikiem – nawet uszkodzonym – nie stanowi żadnego zagrożenia. Istotą działania jest fakt, że do reakcji dającej barwny produkt, dochodzić może tylko w roztworze wodnym. Oba reagenty są umieszczone w postaci rozpuszczonej wody w dwóch położonych obok siebie złożach, w których roztwory te są immobilizowane, co uniemożliwia ich połączenie się i powstanie barwy. Po zamrożeniu dochodzi do zniszczenia struktury immobilizującej roztwory (powinno to nastąpić w czasie od jednej do dwóch godzin mrożenia), które jednak pozostają w stanie stałym, co nadal uniemożliwia wskazanie.

Oznacza to, że aktywacja (przejście w stan zdolności do wskazania) indykatora Chill-ID wskaźników zachodzi samoistnie, co jest jedną z ich największych zalet. Po przekroczeniu temperatury krytycznej (np. rozmrożeniu) i ekspozycji w danej teperaturze przez odpowiedni czas, roztwory nie są już immobilizowane i może dojść do ich połączenia i zajścia reakcji wywołującej barwę (patrz animacja). Oba złoża (w postaci plam, pasków, itp.) umieszczone są na podłożu umożliwiającym ich przymocowanie do opakowania, pokryte osłoną z tworzywa sztucznego z przeźroczystym okienkiem umożliwiającym odczyt (patrz rysunek).

Fazy życia indykatora Chill-ID


Po wyprodukowaniu Chill-ID immobilizowane roztwory mają postać żelu (postać stała), a indykator jest nieaktywny.

W trakcie aplikacji (lub odpowiednio przed) indykator zostaje zamrożony, a struktura żelu ulega destrukcji pod wpływem rozszerzającej się wody.

Uwolniona woda pozostaje w postaci stałej (kryształki lodu), a Chill-ID monitoruje temperaturę produktu.

Po rozmrożeniu (w zadanej temperaturze) lód topnieje, woda rozpływa się, powodując połączenie substancji aktywującej i substancji wskaźnikowej, co w efekcie wywołuje powstanie barwy.

Budowa indykatora

Rysunek 1 a) i b) przedstawia schemat najprostszego układu, w którym element czasu zwłoki – opóźnienia wskazania – jest regulowany poprzez element izolacyjny lub jego brak w elemencie podłoża. Natomiast rysunek 1 c) przedstawia model indykatora ze skalą czasową. Rozmiary przedstawionych indykatorów (pojedynczy czujnik) wynoszą: długość 30 mm, szerokość 20 mm, grubość – do 2 mm (w miejscu okna, w pozostałych miejscach grubość ok. 0,5 mm). Rozmiary okienka – 12×7mm; bez skali czasowej, 25×3mm. Element podłoża umozliwia aplikację wskaźników na skalę masową (jest samoprzylepny).



Rys. 1. Poglądowy widok ogólny wskaźnika: a) model z czasem zwłoki – z góry, w trzech stadiach; od lewej: przed wskazaniem, bezpośrednio (ze stałym czasem zwłoki po przekroczeniu temperatury krytycznej); po dłuższym przekroczeniu temperatury krytycznej. b) widok w przekroju. Powierzchnia samoprzylepna znajduje się u góry – w miejscu wskazania odległości dzielącej oba złoża immobilizowanych reagentów d, od której także zależy czas zwłoki. Złoża reagentów znajdują się w wybrzuszeniach, w elemencie osłaniającym widocznym u dołu. c) model ze skalą czasową – z góry, w trzech stadiach od lewej: przed wskazaniem, bezpośrednio po wskazaniu, po dłuższym przekroczeniu temperatury krytycznej. Schemat i szczegóły techniczne rozwiązania są jedynie parametrami poglądowymi.

Cechy i zalety Chill-ID

Prostota rozwiązania

Zasada działania indykatora opiera się na wykorzystaniu „prostych” zjawisk fizycznych i chemicznych. Właśnie dzięki swojej prostocie, etykietę Chill-ID możemy nazwać genialnym rozwiązaniem. Prosta, a zarazem genialna idea, która jest wykorzystana w technologii Chill-ID, determinuje największe zalety rozwiązania, takie jak np. niskie koszty, samoistna aktywacja, dokładność i niezawodność wskazania oraz wiele innych.

Tania technologia

Główną zaletą technologii Invevniew umożliwiającą powszechne zastosowanie indykatorów Chill-ID jest cena pojedynczej etykiety. Dzięki niskim kosztom materiałowym i nieskomplikowanej technologii produkcji, cena pojedynczej etykiety – w przypadku najprostszego układu – szacuje się na poziomie umożliwiającym jej aplikację każdorazowo do pojedynczego opakowania (tzn. mniej niż 1% ceny detalicznej produktu monitorowanego – dla dużych ilości).

Samoistna aktywacja

Jedną z najważniejszych innowacji indykatora jest wykorzystanie efektu immobilizowania lub inaczej kapsułkowania wody w żel w niskich temperaturach. Umożliwia to samoistną aktywację (indykator aktywuje się sam po przekroczeniu zadanej temperatury mrożenia), czyli jedną z najważniejszych zalet indykatora Chill-ID. Dzięki temu znacznie uproszczone jest stosowanie indykatora na masową, przemysłową skalę.

Należy pamiętać, iż może wystąpić hipotetyczna sytuacja w procesie pakowania produktu, podczas którego obiekt monitorowany na żadnym etapie nie osiąga właściwej temperatury (indykator nie aktywuje się przez co nie pokazuje niebezpieczeństwa związanego ze stanem produktu). Problem ten jednak może być wyeliminowany przez zastosowanie w maszynie aplikacyjnej indykatory, elementu schładzającego, który będzie automatycznie aktywował etykiety.

Czas zwłoki wskazania

Parametr określający realne zagrożenie jakości produktu. Technologia zastosowana w indykatorach Chill-ID pozwala na wprowadzenie i dostosowanie czasu zwłoki wskazania do oczekiwań odbiorców (czas zwłoki powinien być dostosowany do rodzaju produktu jaki ma być monitorowany przez indykator). Etykieta może pokazywać tylko takie przekroczenie warunków składowania, które w realny sposób wpływa na niebezpieczeństwo i obniżenie jakości monitorowanego produktu. Na indykatorze nie wystąpi więc wskazanie w przypadku krótkotrwałej ekspozycji w nieodpowiednich warunkach, bo nie wpływa to na jakość produktu mrożonego.

Wygodne warunki składowania

Składowanie nieaktywnych indykatorów może odbywać się w temperaturze pokojowej.

Długi okres ważności

  • od wyprodukowania do aplikacji i samoistnej aktywacji – co najmniej 6 miesięcy
  • zachowanie zdolności do wskazań – od aktywacji do przekroczenia temperatury krytycznej –co najmniej 12 miesięcy
  • od wskazania – okres zdolności zachowania sygnału – co najmniej 12 miesięcy

Skala czasowa

Informująca o realnej przydatności do spożycia. Dzięki zastosowanej technologii możliwe jest umieszczenie na etykiecie skali czasowej, która dodatkowo informuje o stanie i jakości produktu. W indykatorach posiadających skalę czasową, wystąpienie wskazania przekroczenia optymalnych warunków składowania może pojawić się już po krótkim czasie, natomiast dopiero postęp wskazania na skali czasowej będzie informował w klarowny sposób o realnej dacie przydatności do spożycia.

Postać etykiety

Indykator Chill-ID ma postać „giętkiej” nalepki o grubości ok. 0,5–1,5 mm (w najgrubszym miejscu etykiety) oraz wymiarach powierzchni odpowiednich do zastosowania na  opakowania (wstępnie wymiary minimalne są określone na poziomie ok. 20 mm × 20 mm – może to ulec zmianie ze względu na charakterystykę działania urządzenia np. dostosowanie urządzenia do wskazań dla kilku zadanych parametrów). Postać indykatora umożliwia więc jego aplikację na opakowania przy wykorzystaniu istniejących technologii.

Szeroki zakres temperatur chłodzenia i mrożenia

Technologia Chill-ID pozwala na „ustawienie” indykatora na monitoring i wkazanie przekroczenia dowolnych temperatur z zakresu (-18°C – 0°C), dzięki czemu możliwe jest dostosowanie etykiety do każdego rodzaju produktu mrożonego.

Możliwość budowania dowolnie rozbudowanych systemów

Technologia Chill-ID pozwala na zaprojektowanie dowolnie rozbudowanego indykatora odpowiadającemu sciśle jego przeznaczeniu.

Bezpieczne materiały

Indykator Chill-ID zbudowany jest z materiałów bezpiecznych oraz dopuszczonych do stosowania w kontakcie z produktami spożywczymi. Nawet bezpośredni kontakt z żywnością substancji stanowiących istotę działania etykiety, nie stanowi zagrożenia dla konsumenta.

Filmowa historia Chill-ID