способ индикации состояния сельскохозяйственных объектов или пищевых продуктов

Формула изобретения

Способ индикации состояния сельскохозяйственных объектов или пищевых продуктов, включающий совмещение с упаковкой сельскохозяйственных объектов или пищевых продуктов по крайней мере одного эталонного маркера и по крайней мере одного индикаторного маркера с возможностью изменения последним его состояния по крайней мере от одного параметра, сравнение выходных параметров упомянутых маркеров, по результату которого фиксируют текущее состояние объекта или продукта, отличающийся тем, что эталонный и индикаторный маркеры выполняют с изменяющимся по крайней мере от одного внешнего и/или внутреннего относительно упаковки параметра его состоянием, при этом эталонный и индикаторный маркеры и/или их чувствительные элементы располагают по одну или по разные стороны упаковки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и пищевой промышленности, а именно, к методам индикации состояния упакованного как обработанного, так и необработанного продукта или объекта.

Одной из важных задач в настоящее время является эффективное и достоверное определение состояния сельскохозяйственных объектов, например, семян, корнеплодов в процессе хранения, цветов при длительной перевозке пли длительном хранении, рыбок или других морских животных при перевозке и т.д. Аналогичная проблема стоит при определении состояния упакованных кормов для домашних животных и продуктов питания.

В случае перевозки сельскохозяйственных объектов их состояние определяют исключительно по датам упаковки и длительности срока хранения, что не учитывает возможное влияние внешних параметров, повреждения упаковки и т.д. Так, при хранении семян или корнеплодов существенно определить, какие внешние воздействия испытывает семенной материал. При перевозке цветов необходимо учитывать климатические воздействия, влияющие на процесс биосинтеза и, следовательно, качества продукции. При перевозке мальков в полиэтиленовых контейнерах важно определять состояние среды в пакете, поскольку от этого зависит выживаемость мальков.

В случае кормов и пищевых продуктов, которые расположены в упаковке, имеется аналогичная проблема, поскольку практически только штрих-код позволяет получить информацию о состоянии продукта, но для этого необходимо соответствующее устройство.

Для реализации указанной задачи известен способ индикации состояния указанных объектов или продуктов, при котором на упаковку наносят эталонный и индикаторный маркеры, состояние которых сравнивают между собой, например, при увеличении температуры цветовые метки маркеров могут совпадать, что свидетельствует о критическом состоянии продукта [1] Однако в данном случае способ имеет малую достоверность и для ряда объектов неприменим.

Наиболее близким к заявленному является способ индикации состояния сельскохозяйственных объектов или пищевых продуктов, включающий совмещение с упаковкой сельскохозяйственных объектов или пищевых продуктов по крайней мере одного эталонного маркера и по крайней мере индикаторного маркера с возможностью изменения последним состояния по крайней мере от одного параметра, по сравнению выходных параметров которых фиксируют текущее состояние объекта или продукта [2]

Недостатком указанного способа является малая информативность, поскольку фиксация осуществляется только в цветовой области, учитывается программа изменения выходного параметра индикаторного маркера, что недостаточно точно определяет процесс воздействия внешних параметров на сам объект воздействия. Кроме того, невозможен контроль внутри упаковки, поскольку во всех известных случаях индикаторный маркер учитывает внешнее относительно упаковки состояние.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности способа индикации состояния.

Это достигается тем, что эталонный и индикаторный маркеры выполняют с изменяющимся по крайней мере от одного внешнего и/или внутреннего относительно упаковки параметра его состоянием, при этом эталонный и индикаторный маркеры располагают по одну или по разные стороны упаковки.

Заявленный способ может реализоваться посредством устройства, изображенного на чертеже.

Устройство включает эталонный и индикаторный маркеры, которые могут быть выполнены в виде датчиков 1.1n и 1". 1"m, коммутаторы 2 и 3, преобразователи (например, усилители, блоки нормализации и т.д.) 4 и 5, коммутатор 6, АЦП 7, вычислительный блок 8, например, программируемый контроллер 8, средства индикации 9. 9k, например, индикаторы световые, звуковые, цифровые. Устройство также включает блок включения 10, который может быть выполнен в виде одноразовой кнопки с блоком питания или просто кнопки включения. Датчики 1. 1n и 1".1"m через коммутаторы 2 и 3, преобразователи 4 и 5, коммутатор 6 и АЦП 7 связаны с входом блока 8, управляющие выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторов 2, 3 и 6 и индикаторам 9.9k, блок включения 10 связан с соответствующим входом контроллера 8. При наличии только двух датчиков 1 они могут быть непосредственно связаны со входами коммутатора 6, в данном случае возможно подключение его выходов непосредственно ко входам контроллера 8. Число n, m, k во всех указанных случаях может быть 1, 2, 3. и соответствовать необходимому числу контролируемых параметров или видов выходных параметров индикации. Таким образом, эталонный и индикаторны маркеры могут быть совмещены в одном устройстве, но могут быть выполнены в виде двух раздельных каналов, контроллеры которых связаны между собой. При современном уровне микроэлектроники такого рода электронные схемы легко напыляются на единой подложке и представляют собой микрочип в несколько квадратных миллиметров. Под изменением состояния любого маркера понимается изменение его параметров, которые можно зарегистрировать и отобразить либо визуально, либо виде звукового сигнала и т.д.

Способ при работе устройства осуществляется следующим образом. Датчики 1 и 1 располагают в требуемых местах контроля, например, датчик 1 эталонного маркера располагают внутри упаковки, а датчик 1 индикаторного маркера располагают вне упаковки. При разделении маркеров каждый из них со своим датчиком 1 может располагаться с необходимой стороны упаковки. Датчики 1 могут представлять собой датчики проводимости, фотосопротивления, химического состава, датчики-генераторы ЭДС и т.д. Сигнал с эталонного и индикаторного датчиков 1 и 1" через соответствующие коммутаторы 2, 3, 6 бусилители 4, 5, АЦП 7 поступают на контроллер 8, который приводится во включенное состояние блоком 10. В контроллере 8 заложена программа управления индикаторами 9 и 9", которая представляет собой набор управляющих фрагментов для каналов эталонного маркера и индикаторного маркера. Так, для индикаторного канала информация преобразуется в вектор текущего состояния объекта или продукта, а для эталонного канала соответствующая информация преобразуется в такой же многомерный вектор-эталон, который подстраивается к текущим значениям и характеризует предельные значения контролируемых параметров. По сравнению этих текущих параметров состояния объекта и текущих эталонных параметров контроллер подключает тот или иной индикатор 9 или их набор, например, подключает индикатор соответствующего цвета, звука, в случае использования световых индикаторов с управляемыми светоотражающими свойствами высвечивает либо информацию, либо делает непрозрачным соответствующую зону индикатора 9 и т. д. По данному сигналу или набору сигналов фиксируется состояние объекта или продукта и принимается решение либо изменить внешние условия, либо считать, что объект или продукт не пригоден к использованию.

Например, при длительном хранении элитных сортов семян существенным является регистрация состояния жизнеспособности семени, которая измеряется в частности по токопроводности семени или по величине наведенной ЭДС на концах семени. В данном случае также значение имеет температура хранения и влажность как окружающей среды, так и семени. Таким образом, датчики 1 представляют собой датчики влажности окружающей среды и влажности, а датчики 1 датчики влажности семени и величины токопроводности или ЭДС семени. Эталонный вектор предельных параметров постоянно подстраивается в зависимости от внешних параметров, а программа обработки параметров состояния семени учитывает эти значения наряду с поправочными коэффициентами проницаемости упаковки, которая во всех известных случаях проницаема для влаги и воздуха.

В случае хранения корнеплодов, например, картофеля, целесообразно регистрировать в качестве внешних параметров освещенность, влажность и температуру, а в качестве внутренних (с точки зрения упаковки) влажность, цвет поверхности корнеплодов и их токопроводность. При этом внешние параметры относятся к эталонным параметрам, а внутренние к информационным. Цвет корнеплода можно регистрировать посредством оптопары, которая также реализуется посредством напыления. В данном случае при хранении корнеплодов для посадки или для пищевых целей программа контроля существенно различается по цветовой составляющей векторов эталона и контроля, что легко реализуется в контроллере 8. При превышении установочных параметров и особенно цвета при пищевом хранении картофеля индикаторы 9 отображают соответствующую информацию о возможности использования корнеплодов.

При хранении цветов или при перевозке рыб целесообразно регистрировать газообмен и химический состав среды обитания, при перевозке рептилий более целесообразно контролировать температурные и световые режимы.

При применении данного способа для индикации состояния пищевых продуктов наряду с температурой и освещенностью продукта целесообразно регистрировать состояние продукта в упаковке, поскольку при ее нарушении продукт должен подвергаться очень строгому контролю. В данном случае целесообразно наряду с газовыми составляющими регистрировать изменение химического состава продукта, например, изменение рН продукта. Данная регистрация осуществляется посредством использования электродов с различным электрохимическим потенциалом, например, электродам из цинка и меди. Эти электроды (датчики 1 и 1") могут быть выполнены в виде электродов, расположенных на подложке чипа, в виде полос, выполненных на внутренней поверхности упаковки и касающихся поверхности продукта. Ряд других датчиков 1 и 1 могут располагаться на внешней поверхности упаковки и представлять собой датчики температуры, газового состава внутри упаковки (контроль нарушения ее целостности) и т.д. Информация в этом случае характеризует не только общие процессы, происходящие при хранении, но и характеризует изменение химического поверхностного состава продукта, что важно знать, поскольку в большинстве случаев неизвестно, каким образом проистекает реакция состава продукта с составом упаковки. Принципы многомерного анализа и теории управления позволяют эффективно на основании известных требований к хранению продукта оценить состояние эталонного вектора и информационного вектора, сравнить их и получить эффективную оценку ситуации и достоверный ответ по состоянию продукта.

В ряде случаев целесообразно иметь несколько маркеров, как эталонных, так и информационных, что позволяет оценивать продукта или объект в нескольких зонах, связь этих маркеров с общим маркером позволяет оценивать ситуацию в целом. Этот маркер позволяет осуществлять синхронную работу всей совокупности маркеров.

В ряде случаев эталонный маркер может быть выполнен в виде двух электродов из металлов с различными электрохимическими потенциалами, которые воздействуют на расположенную в закрытом микроскопическом объеме жидкость, при разложении которой под действием тока выделяется газ или газы (например при разложении воды выделяются кислород и водород). Данный газ увеличивает объем, который будучи заключен в легко растяжимую капсулу воздействует на антоциан, заключенный вместе с данной капсулой в объем с заданными параметрами пор (в обычном состоянии это вещество не проходит сквозь поры). Антоциан выдавливается из пор и взаимодействует на поверхность продукта или внешнюю среду объекта и окрашивает зону, с которой он контактирует, в соответствующий цвет в зависимости от величины рН этой зоны. Таким образом, свойства параметров эталонного маркера-выходной ток, зависит от химического состава среды, что в свою очередь приводит к окрашиванию этой среды с той или иной интенсивностью в определенный цвет.

Сами маркеры и/или их чувствительные элементы могут располагаться в любых местах как снаружи, так и внутри упаковки, что позволяет, в частности, выпускать упаковочный материал уже с нанесенным на необходимые его места или площади чувствительных элементов или самих вышеуказанных маркеров, что облегчит дальнейший процесс упаковки и регистрации. Наряду с представленными в описании маркерами могут применяться маркеры фотохимического состава, как это имеет место в "моментальном" процессе фотографировании системы Полароид, т. е. при нарушении микрокапсул, нанесенных на подложку или саму упаковку, происходит процесс окрашивания определенных зон по заданному принципу управления, представленному в примерах выше что позволяет подбором химического состава добиться реализации практически любой многомерной задачи управления многомерными векторами состояния и индикации момента совпадения их положений, что и реализует поставленную задачу в целом. Более того, каждый маркер может состоять из нескольких средств, которые поочередно воздействуют друг на друга (или может иметь место комплексное воздействие). Это позволяет на данном уровне техники необычайно точно аппроксимировать любую ситуацию, возникающую после заключения сельскохозяйственного объекта или пищевого продукта в упаковку, как герметичную, так и негерметичную.

Применение указанного способа позволяет высокоэффективно и достоверно оценивать состояние сельскохозяйственного объекта или пищевого продукта.