ITVR20090197A1 - CHEMICAL COMPOSITION SENSITIVE TO TEMPERATURE VARIATIONS AND METHOD FOR ITS REALIZATION - Google Patents
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Description
COMPOSIZIONE CHIMICA SENSIBILE A VARIAZIONI DI TEMPERATURA E METODO PER LA SUA REALIZZAZIONE CHEMICAL COMPOSITION SENSITIVE TO CHANGES IN TEMPERATURE AND METHOD FOR ITS REALIZATION
La presente invenzione riguarda una composizione chimica magnetizzabile sensibile alle variazioni di temperatura, particolarmente adatta per la realizzazione di un sensore impiegabile nel controllo della corretta conservazione di prodotti, quali molti prodotti alimentari e farmaci, conservazione che richiede il perentorio rispetto di specifiche soglie di temperatura di lavorazione e/o stoccaggio e distribuzione. The present invention relates to a magnetizable chemical composition sensitive to temperature variations, particularly suitable for the realization of a sensor that can be used in the control of the correct conservation of products, such as many food products and drugs, conservation which requires the peremptory respect of specific temperature thresholds of processing and / or storage and distribution.
La presente invenzione riguarda, altresì, un dispositivo di misurazione destinato per rilevare le variazioni di temperatura subite da un prodotto conservato e fornire in uscita un segnale indicativo della rispondenza o meno del prodotto a prestabiliti standard di conservazione. The present invention also relates to a measuring device designed to detect the temperature variations undergone by a stored product and to output a signal indicative of the compliance or non-compliance of the product with predetermined storage standards.
Il problema del controllo della temperatura nelle fasi di lavorazione, conservazione e distribuzione di prodotti alimentari, farmaci e similari (in particolare della cosiddetta “catena del freddo”) è quanto mai sentito, poiché il mantenimento del prodotto entro prescritti intervalli di temperatura in queste fasi è un requisito indispensabile per garantire la qualità e/o la sicurezza dei prodotti nel rispetto delle norme di legge e delle direttive o capitolati di produzione. The problem of temperature control in the processing, storage and distribution phases of food products, drugs and the like (in particular of the so-called "cold chain") is more than ever felt, since the maintenance of the product within prescribed temperature ranges in these phases it is an indispensable requirement to guarantee the quality and / or safety of the products in compliance with the law and the directives or production specifications.
A questo proposito, va ricordato che la “refrigerazione” di un prodotto, ad esempio un prodotto alimentare, consiste nel suo raffreddamento ad una temperatura tipicamente compresa tra –1°C e 8°C. Un prodotto refrigerato può essere conservato per brevi periodi di tempo, variabili tra qualche giorno e qualche settimana, in quanto le attività microbiche e le alterazioni di natura chimica, fisica e biochimica risultano notevolmente rallentate allo stato refrigerato. I prodotti refrigerati sono, comunque, soggetti a deperimento visto che la loro qualità diminuisce con l'aumentare del lasso di tempo in cui vengono conservati in condizione refrigerata. In this regard, it should be remembered that the “refrigeration” of a product, for example a food product, consists in its cooling to a temperature typically between –1 ° C and 8 ° C. A refrigerated product can be stored for short periods of time, ranging from a few days to a few weeks, as microbial activities and chemical, physical and biochemical alterations are considerably slowed down in the refrigerated state. Refrigerated products are, however, subject to deterioration since their quality decreases with the increase in the period of time in which they are stored in a refrigerated condition.
Il “congelamento” di un prodotto (ossia il suo raffreddamento a temperature almeno inferiori a -18°C), rispetto alla refrigerazione, rallenta in misura maggiore le reazioni biochimiche responsabili delle alterazioni dei prodotti, con la conseguenza che la durata commerciale (shelf-life) dei prodotti congelati risulta essere più lunga. Ciononostante, alcuni mutamenti fisico-meccanici ed alcune reazioni biochimiche possono manifestarsi anche a temperature di congelamento, soprattutto nei casi in cui si verifica un aumento, anche solo temporaneo, della temperatura, ad esempio superiore a -18°C. The "freezing" of a product (ie its cooling to temperatures at least below -18 ° C), compared to refrigeration, slows down to a greater extent the biochemical reactions responsible for the alterations of the products, with the consequence that the commercial duration (shelf- life) of frozen products is longer. Nevertheless, some physical-mechanical changes and some biochemical reactions can also occur at freezing temperatures, especially in cases where there is an increase, even if only temporary, of the temperature, for example above -18 ° C.
Da qui si evince l’enorme importanza di poter controllare il rispetto delle temperature prescritte per legge, tipicamente durante tutta la catena del freddo e, quindi, poter verificare la buona conservazione dei prodotti, in particolare per quanto concerne i prodotti alimentari congelati o refrigerati. In generale, agli operatori del settore si impone di: Hence the enormous importance of being able to control compliance with the temperatures prescribed by law, typically throughout the cold chain and, therefore, being able to verify the good conservation of products, in particular with regard to frozen or refrigerated food products. In general, sector operators are required to:
- seguire adeguati standard igienici in tutte le varie fasi della produzione; - follow adequate hygiene standards in all the various stages of production;
- raffreddare o congelare i prodotti in modo appropriato subito dopo la loro lavorazione, raccolta e/o confezionamento; - cool or freeze the products in an appropriate way immediately after their processing, collection and / or packaging;
- mantenere controllata la temperatura di refrigerazione (< 5°C) o di congelamento (< -18°C) durante le fasi di conservazione e distribuzione; - mantenere controllata la temperatura di refrigerazione (< 5°C) o di congelamento (< -18°C) nelle celle di stoccaggio e nei banchi di vendita; - keep the refrigeration (<5 ° C) or freezing (<-18 ° C) temperature controlled during the storage and distribution phases; - keep the refrigeration (<5 ° C) or freezing (<-18 ° C) temperature in the storage cells and in the sales counters controlled;
- assicurarsi che il trasferimento dei prodotti refrigerati o congelati venga effettuato senza "interruzioni" della catena del freddo; - ensure that the transfer of chilled or frozen products is carried out without "interruptions" in the cold chain;
ed and
- effettuare controlli di temperatura frequenti e sistematici a campione sui prodotti conservati anche con l’ausilio di strumenti appropriati ed opportunamente calibrati. - carry out frequent and systematic sample temperature checks on stored products also with the aid of appropriate and appropriately calibrated tools.
Attualmente, il principale accertamento dello stato di conservazione di un prodotto alimentare o farmaco viene condotto unicamente in base al monitoraggio della temperatura del prodotto in qualche specifica fase della catena del freddo. Currently, the main assessment of the conservation status of a food product or drug is carried out solely on the basis of monitoring the temperature of the product in some specific phase of the cold chain.
L’Accordo Internazionale sul Trasporto delle Merci Deperibili (ATP) prescrive le seguenti temperature massime per il trasporto di prodotti alimentari refrigerati, ad esempio 7°C per le carni, 6°C per i prodotti a base di carne e per il burro, 4°C per il pollame, il latte e i prodotti lattiero caseari, 3°C per le interiora e 2°C per il pesce. Per quanto riguarda, invece, i prodotti alimentari congelati, la loro temperatura deve essere mantenuta sempre al di sotto di -18°C e valori intorno a -15°C sono tollerati solo per brevi periodi di tempo nelle fasi di trasporto e/o di distribuzione. La temperatura dei banchi frigorifero per la vendita deve essere mantenuta, invece, intorno a -18°C ed, in ogni caso, non deve mai superare i -12°C (anche una sovra-temperatura di poche ore potrebbe risultare dannosa ). The International Agreement on the Transport of Perishable Goods (ATP) prescribes the following maximum temperatures for the transport of refrigerated food products, for example 7 ° C for meat, 6 ° C for meat products and butter, 4 ° C for poultry, milk and dairy products, 3 ° C for offal and 2 ° C for fish. As regards, instead, frozen food products, their temperature must always be kept below -18 ° C and values around -15 ° C are tolerated only for short periods of time during transport and / or distribution. The temperature of the refrigerated cabinets for sale must, however, be kept at around -18 ° C and, in any case, must never exceed -12 ° C (even an over-temperature of a few hours could be harmful).
Un mezzo di controllo attualmente disponibile in commercio dell’avvenuto rispetto delle temperature di conservazione di prodotti refrigerati o congelati è rappresentato dalle cosiddette “etichette termocromiche”. Esse sono etichette adesive applicabili ai prodotti da monitorare, includenti sostanze che cambiano colore in modo irreversibile, quando la loro temperatura, e quindi quella del prodotto al quale sono applicate, supera un certo valore di soglia. A currently commercially available means of checking the compliance with the storage temperatures of refrigerated or frozen products is represented by the so-called "thermochromic labels". They are adhesive labels applicable to the products to be monitored, including substances that change color irreversibly, when their temperature, and therefore that of the product to which they are applied, exceeds a certain threshold value.
Queste etichette soffrono di alcuni seri inconvenienti. Innanzitutto, richiedono condizioni particolari per il loro stoccaggio e la loro manipolazione, in quanto vanno conservate a temperature inferiori alla rispettiva temperatura di soglia, ossia alla temperatura in corrispondenza della quale cambiano colore. In secondo luogo, esse non sono riutilizzabili, poiché cambiano colore in modo irreversibile una volta superata la loro temperatura di soglia. Inoltre, il loro elevato costo di produzione ne giustifica l’impiego solo per alcune tipologie di prodotti, ad esempio medicinali, vaccini, sostanze chimiche costose. These labels suffer from some serious drawbacks. First of all, they require particular conditions for their storage and handling, as they must be stored at temperatures below the respective threshold temperature, i.e. the temperature at which they change color. Secondly, they are not reusable, as they change color irreversibly once their threshold temperature is exceeded. Furthermore, their high production cost justifies their use only for certain types of products, such as medicines, vaccines, expensive chemicals.
Un limite specifico all’impiego delle etichette termo-cromiche è rappresentato dal fatto che esse offrono sì un’indicazione del superamento o meno di una certa temperatura di soglia, ma non consentono una quantificazione oggettiva e precisa del tempo di esposizione del prodotto a temperature superiori alla temperatura di soglia. Come si è detto sopra, in campo alimentare e farmaceutico sono, infatti, tollerati superamenti delle temperature prescritte, anche se per brevi periodi di tempo. A specific limit to the use of thermo-chromic labels is represented by the fact that they offer an indication of whether or not a certain threshold temperature is exceeded, but they do not allow an objective and precise quantification of the exposure time of the product at higher temperatures. at the threshold temperature. As stated above, in the food and pharmaceutical fields, in fact, exceeding the prescribed temperatures is tolerated, even if for short periods of time.
Scopo principale della presente invenzione è quello di fornire una composizione chimica magnetizzabile sensibile al gradiente od alle variazione della temperatura di un determinato prodotto e sia perciò adatta all’impiego come sensore per rilevare avvenuti superamenti di valori di soglia, particolarmente nella conservazione di prodotti alimentari e farmaceutici. The main purpose of the present invention is to provide a magnetizable chemical composition sensitive to the gradient or to the variation of the temperature of a given product and is therefore suitable for use as a sensor for detecting exceedances of threshold values, particularly in the preservation of food products and pharmaceuticals.
Un altro scopo della presente invenzione è quella di mettere a disposizione una composizione chimica sensibile al gradiente di temperatura, la quale sia facile da conservare e manipolare e possa essere prodotta a costi competitivi. Another object of the present invention is to provide a chemical composition sensitive to the temperature gradient, which is easy to store and handle and can be produced at competitive costs.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una composizione chimica sensibile al gradiente di temperatura, la quale consenta di acquisire informazioni oggettive su eventuali variazioni di temperatura. A further object of the present invention is to provide a chemical composition sensitive to the temperature gradient, which allows to acquire objective information on possible variations in temperature.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un sensore di variazioni di temperatura comprendente la composizione chimica oggetto della presente invenzione e destinato ad essere applicato sul prodotto o sulla confezione del prodotto da monitorare. Another object of the present invention is to provide a temperature variation sensor comprising the chemical composition object of the present invention and intended to be applied on the product or on the packaging of the product to be monitored.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un sensore del gradiente di temperatura che sia riutilizzabile più volte. A further object of the present invention is to provide a temperature gradient sensor which is reusable several times.
Un altro scopo ancora della presente invenzione è quello di fornire un sensore del gradiente di temperatura producibile a costi competitivi. Yet another object of the present invention is to provide a temperature gradient sensor which can be manufactured at competitive costs.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un sensore del gradiente di temperatura che non sia praticamente manomissibile. Another object of the present invention is to provide a temperature gradient sensor which is practically not tamperable.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per la realizzazione di una composizione chimica sensibile al gradiente di temperatura secondo la presente invenzione. A further object of the present invention is to provide a method for making a chemical composition sensitive to the temperature gradient according to the present invention.
Non ultimo scopo è quello di fornire un dispositivo per la misurazione del gradiente di temperatura atto a fornire in uscita un segnale di controllo relativo alla corretta conservazione o meno di un prodotto. Not least object is to provide a device for measuring the temperature gradient adapted to output a control signal relating to the correct storage or otherwise of a product.
Secondo un primo aspetto della presente invenzione si fornisce una composizione magnetizzabile comprendente: According to a first aspect of the present invention a magnetizable composition is provided comprising:
- un componente ferromagnetico, - a ferromagnetic component,
- almeno un solvente polare ed - at least one polar solvent and
- un componente polimerico polare, - a polar polymeric component,
caratterizzata dal fatto characterized by the fact
- che detto componente ferromagnetico comprende particelle di tipo SSD magnetizzabili mediante applicazione ad esse di un campo magnetico e smagnetizzabili prevalentemente per effetto di moti browniani, cosicché detta composizione chimica risulta sensibile alle variazioni di temperatura; - that said ferromagnetic component comprises SSD-type particles which can be magnetized by applying a magnetic field to them and which can be demagnetized mainly by effect of Brownian motions, so that said chemical composition is sensitive to temperature variations;
- che detto almeno un solvente polare è scelto dal gruppo formato da acqua ed almeno un alcool avente un numero di atomi di carbonio compreso tra C7– C16, e - that said at least one polar solvent is selected from the group formed by water and at least one alcohol having a number of carbon atoms comprised between C7 - C16, and
- che detto componente polimerico polare ha funzione antiaggregante. - that said polar polymeric component has an anti-aggregating function.
Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione si fornisce un sensore per rilevare variazioni di temperatura in un prodotto da monitorare, comprendente un elemento di contenimento sostanzialmente rigido ed una composizione magnetizzabile secondo la presente invenzione contenuta in detto elemento di contenimento, caratterizzato dal fatto che detto elemento di contenimento è preposto ad impedire l’evaporazione di detto almeno un solvente polare in detta composizione magnetizzabile, nei confronti della quale esso è chimicamente inerte. According to a further aspect of the present invention, a sensor is provided for detecting temperature variations in a product to be monitored, comprising a substantially rigid containment element and a magnetizable composition according to the present invention contained in said containment element, characterized in that said element containment is designed to prevent the evaporation of said at least one polar solvent in said magnetizable composition, towards which it is chemically inert.
Secondo un terzo aspetto della presente invenzione si fornisce un dispositivo di rilevazione delle variazioni di temperatura subite da un sensore secondo la presente invenzione, comprendente: According to a third aspect of the present invention, a device for detecting the temperature variations undergone by a sensor according to the present invention is provided, comprising:
- mezzi sensori di campo magnetico atti a generare un segnale elettrico correlato all’intensità di almeno un campo magnetico rilevato; - magnetic field sensor means designed to generate an electrical signal related to the intensity of at least one magnetic field detected;
- almeno una scheda di elaborazione dati preposta ad elaborare detto almeno un segnale elettrico per determinare almeno un parametro correlato all’intensità di detto almeno un campo magnetico rilevato e a generare almeno un segnale elettrico di uscita correlato al superamento o meno di una temperatura di soglia predefinita da parte di detto sensore di variazioni di temperatura; ed - at least one data processing board designed to process said at least one electrical signal to determine at least one parameter related to the intensity of said at least one magnetic field detected and to generate at least one electrical output signal related to the exceeding or not of a predefined threshold temperature by said temperature variation sensor; and
- almeno un mezzo indicatore attivabile in risposta a detto almeno un segnale elettrico di uscita. - at least one indicator means which can be activated in response to said at least one electrical output signal.
Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione appariranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di realizzazione attualmente preferiti, illustrati a titolo puramente esemplificativo e non limitativo negli uniti disegni, nei quali: Further aspects and advantages of the present invention will become clearer from the following detailed description of some of its currently preferred embodiments, illustrated purely by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which:
la Figura 1 mostra in vista prospettica leggermente dall’alto un sensore di variazioni di temperatura secondo un primo esempio di realizzazione della presente invenzione; Figure 1 shows a slightly above perspective view of a temperature variation sensor according to a first example of embodiment of the present invention;
la Figura 2 mostra una vista in sezione trasversale di un sensore di variazioni di temperatura secondo un secondo esempio di realizzazione della presente invenzione; Figure 2 shows a cross-sectional view of a temperature variation sensor according to a second embodiment of the present invention;
la Figura 3 mostra in vista prospettica leggermente dall’alto un dispositivo per la misurazione delle variazioni di temperatura rilevate dal sensore di Figura 1 o 2; e Figure 3 shows a slightly above perspective view of a device for measuring the temperature changes detected by the sensor of Figure 1 or 2; And
la Figura 4 illustra un flow-chart relativo al funzionamento del dispositivo di misurazione di Fig.3. Figure 4 illustrates a flow-chart relating to the operation of the measurement device of Fig.3.
Negli uniti disegni, parti o componenti uguali o simili sono stati contraddistinti con gli stessi numeri di riferimento. In the accompanying drawings, identical or similar parts or components have been indicated with the same reference numerals.
La presente invenzione fornisce una composizione chimica magnetizzabile C1comprendente un componente ferromagnetico, almeno un solvente polare ed un composto polimerico polare con funzione antiaggregante. Il componente ferromagnetico è costituito da particelle di tipo SSD (Stable Single Domain), ovvero da particelle stabili di materiale ferromagnetico, le quali una volta magnetizzate mediante esposizione ad un campo magnetico esterno, mantengono i propri spin elettronici allineati anche dopo rimozione del campo magnetico esterno. Come è noto, il processo di smagnetizzazione di particelle SSD avviene solo molto lentamente, potendo tali particelle rimanere magnetizzate per miliardi di anni. Il tempo di smagnetizzazione dipende prevalentemente dall’intensità dei moti browniani delle particelle dovuti a variazioni di temperatura. Il tempo di smagnetizzazione dipende anche dalle dimensioni delle particelle di detto materiale ferromagnetico, che debbono essere sufficientemente piccole. The present invention provides a magnetizable chemical composition Cl comprising a ferromagnetic component, at least one polar solvent and a polar polymeric compound with antiplatelet function. The ferromagnetic component is made up of SSD (Stable Single Domain) type particles, i.e. stable particles of ferromagnetic material, which once magnetized by exposure to an external magnetic field, keep their electronic spins aligned even after removing the external magnetic field. . As is known, the demagnetization process of SSD particles occurs only very slowly, as these particles can remain magnetized for billions of years. The demagnetization time mainly depends on the intensity of the Brownian motions of the particles due to temperature variations. The demagnetization time also depends on the size of the particles of said ferromagnetic material, which must be sufficiently small.
Il componente ferromagnetico è scelto dal gruppo costituito da ferro, cobalto, nickel e loro ossidi, preferibilmente magnetite (Fe3O4) e più preferibilmente magnetite sostituita da nickel, zinco o cobalto (CoxFe(3-x)O4), ed è formato da particelle stabili, ossia di tipo SSD, aventi diametro compreso tra circa 20 nm e 50 nm, cosicché detta composizione risulta sensibile a variazioni di temperatura. The ferromagnetic component is chosen from the group consisting of iron, cobalt, nickel and their oxides, preferably magnetite (Fe3O4) and more preferably magnetite replaced by nickel, zinc or cobalt (CoxFe (3-x) O4), and is formed by stable particles , ie of the SSD type, having a diameter between about 20 nm and 50 nm, so that said composition is sensitive to temperature variations.
Il componente ferromagnetico è, inoltre, presente nella composizione in una percentuale in volume compresa tra 1% e 35% e contribuisce a fornire alla composizione una consistenza pastosa con un contenuto in fase solida tra circa il 30% e circa il 70%, a differenza dei ferrofluidi, i quali, come è noto, presentano un contenuto in fase solida tra il 5% ed il 10%. The ferromagnetic component is also present in the composition in a volume percentage between 1% and 35% and helps to provide the composition with a pasty consistency with a solid phase content between about 30% and about 70%, unlike ferrofluids, which, as is known, have a solid phase content between 5% and 10%.
In generale, i ferrofluidi hanno una viscosità molto minore di quella della composizione secondo l’invenzione. Come è noto, il tempo di smagnetizzazione dipende in modo proporzionale dalla viscosità del mezzo solvente per le particelle di materiale ferromagnetico. Una bassa viscosità determina, pertanto, un tempo di smagnetizzazione breve, dell’ordine cioè di qualche secondo, che risulterebbe inadeguato per gli scopi della presente invenzione. In general, ferrofluids have a much lower viscosity than that of the composition according to the invention. As is known, the demagnetization time depends proportionally on the viscosity of the solvent medium for the particles of ferromagnetic material. A low viscosity therefore determines a short demagnetization time, of the order of a few seconds, which would be inadequate for the purposes of the present invention.
E’ noto allo stato della tecnica impiegare ferrofluidi per scopi diagnostici o terapeutici, oppure nel settore degli altoparlanti ed in quello delle giunzioni stagne. I ferrofluidi si caratterizzano per la presenza di particelle superparamagnetiche di diametro compreso tra circa 6 e 10 nm, necessario per evitare il loro agglomeramento, che altererebbe il processo di smagnetizzazione. It is known in the state of the art to use ferrofluids for diagnostic or therapeutic purposes, or in the loudspeaker sector and in that of watertight junctions. Ferrofluids are characterized by the presence of superparamagnetic particles with a diameter between about 6 and 10 nm, necessary to avoid their agglomeration, which would alter the demagnetization process.
Per evitare l’agglomeramento nella composizione della presente invenzione si prevede la presenza del componente polimerico polare, che ha prevalente funzione antiaggregante. Vantaggiosamente, il polimero polare antiaggregante è tipicamente costituito dal polivinilpirrolidone (PVP). Di preferenza, il PVP usato per realizzare la composizione della presente invenzione ha massa molecolare compresa tra 10000 e 800000 dalton ed è presente in una percentuale in volume compresa tra circa il 20% e circa il 40%. To avoid agglomeration in the composition of the present invention, the presence of the polar polymeric component is envisaged, which has a prevalent anti-aggregating function. Advantageously, the anti-aggregating polar polymer is typically constituted by polyvinylpyrrolidone (PVP). Preferably, the PVP used to make the composition of the present invention has a molecular mass comprised between 10000 and 800000 daltons and is present in a volume percentage comprised between about 20% and about 40%.
Il solvente polare è vantaggiosamente costituito da acqua o da uno o più alcoli scelti dal gruppo formato dagli alcoli aventi un numero di atomi di carbonio compreso tra C7-C16, preferibilmente dagli alcoli a catena lineare aventi un numero di atomi di carbonio compreso tra C7-C16e, di preferenza, n-eptanolo, n-ottanolo, n-nonanolo, n-decanolo, n-undecanolo, n-dodecanolo ed 1-esadecanolo. The polar solvent is advantageously constituted by water or by one or more alcohols selected from the group formed by alcohols having a number of carbon atoms comprised between C7-C16, preferably by straight-chain alcohols having a number of carbon atoms comprised between C7- C16e, preferably, n-heptanol, n-octanol, n-nonanol, n-decanol, n-undecanol, n-dodecanol and 1-hexadecanol.
La composizione chimica magnetizzabile C1viene di preferenza realizzata in modo da essere particolarmente sensibile a variazioni prossime alle temperature di soglia Tsrelative al congelamento od al refrigeramento di prodotti da monitorare, in particolare alimenti o farmaci, e deve pertanto comprendere una parte fluida avente un punto di congelamento in prossimità di dette temperature di soglia e quindi tipicamente -18°C, -15°C, -12°C, -6°C, -1°C, 4°C 8°C. The magnetizable chemical composition C1 is preferably made in such a way as to be particularly sensitive to variations close to the threshold temperatures Ts relating to the freezing or refrigeration of products to be monitored, in particular foods or drugs, and must therefore include a fluid part having a freezing point. in proximity of said threshold temperatures and therefore typically -18 ° C, -15 ° C, -12 ° C, -6 ° C, -1 ° C, 4 ° C 8 ° C.
Per abbassare il punto di congelamento di una composizione secondo l’invenzione si può vantaggiosamente additivare un diolo, quale il glicole propilenico ed il glicole butilico in una percentuale non superiore al 35% in volume. To lower the freezing point of a composition according to the invention, a diol can advantageously be added, such as propylene glycol and butyl glycol in a percentage not exceeding 35% by volume.
Vantaggiosamente, una composizione chimica secondo la presente invenzione comprende anche un acido grasso insaturo scelto nel gruppo costituito da acido oleico, linolenico, linoleico, preferibilmente acido oleico, in una percentuale in volume compresa tra circa il 10% e circa il 100% con funzione di rivestimento delle nanoparticelle del materiale ferromagnetico. Advantageously, a chemical composition according to the present invention also comprises an unsaturated fatty acid selected from the group consisting of oleic, linolenic, linoleic acid, preferably oleic acid, in a volume percentage comprised between about 10% and about 100% with the function of coating of the nanoparticles of the ferromagnetic material.
Una composizione secondo la presente invenzione può vantaggiosamente comprendere il sale sodico di un acido grasso a lunga catena, preferibilmente sodio laurilsolfato, di preferenza in una percentuale in volume compresa tra circa 18% e circa 25% rispetto al PVP ed avente funzione di accelerare l’adsorbimento del polimero polare sulla superficie delle particelle del componente ferromagnetico. A composition according to the present invention can advantageously comprise the sodium salt of a long-chain fatty acid, preferably sodium lauryl sulfate, preferably in a volume percentage comprised between about 18% and about 25% with respect to the PVP and having the function of accelerating the adsorption of the polar polymer on the surface of the particles of the ferromagnetic component.
Una composizione come quella sopra descritta viene realizzata secondo un metodo che prevede essenzialmente una fase operativa di miscelazione del componente ferromagnetico in particelle con una soluzione di almeno un solvente polare e del componente polimerico polare fino ad ottenere una pasta uniforme. A composition such as the one described above is made according to a method which essentially provides for an operative step of mixing the ferromagnetic component in particles with a solution of at least one polar solvent and the polar polymeric component until a uniform paste is obtained.
Vantaggiosamente detta fase di miscelazione può essere preceduta da una fase di rivestimento delle particelle di detto componente ferromagnetico che consiste nel Advantageously, said mixing step can be preceded by a coating step of the particles of said ferromagnetic component which consists of
- miscelare detto componente ferromagnetico con acqua e con un acido grasso insaturo fino ad ottenere un precipitato, - mixing said ferromagnetic component with water and an unsaturated fatty acid until a precipitate is obtained,
- lavare detto precipitato, ed - wash said precipitate, and
- essiccarlo. - dry it.
Il riscaldamento della miscela, preferibilmente ad una temperatura compresa tra 70°C e 95°C, accelera la fase di miscelazione. Heating the mixture, preferably at a temperature between 70 ° C and 95 ° C, accelerates the mixing step.
Vantaggiosamente, detta fase di miscelazione può essere seguita dall’aggiunta del sale sodico di un acido grasso a lunga catena, quale ad esempio il sodio laurilsolfato. Advantageously, said mixing step can be followed by the addition of the sodium salt of a long chain fatty acid, such as sodium lauryl sulfate.
Ulteriori aspetti del metodo di preparazione appariranno meglio dalla descrizione che segue di alcuni esempi di preparazione, attualmente preferiti e non limitativi della composizione magnetizzabile secondo l’invenzione. Further aspects of the preparation method will appear better from the following description of some preparation examples, currently preferred and non-limiting of the magnetizable composition according to the invention.
Esempio 1 Example 1
Si miscelarono 2.0 g di polvere di magnetite con acqua distillata (20 ml) addizionata di acido oleico (0.3 ml). La miscela venne riscaldata sotto agitazione a 90°C per 5 minuti, quindi si lasciò raffreddare e decantare ed il precipitato formatosi (fiocchi neri) venne lavato (2-3 volte) con acqua distillata. La miscela risultante fu essiccata fino ad ottenere un prodotto dall’aspetto farinoso. Il prodotto così ottenuto venne miscelato con una soluzione composta da n-decanolo (1.8 ml) e polivinilpirrolidone con massa molecolare pari a 40000 (0.81 g) fino ad ottenere un composto uniforme dall’aspetto cremoso, che venne poi trattato con sodio laurilsolfato (0.12 g). Si ottenne una pasta gommosa dalla quale spontaneamente si separò un liquido chiaro per dare il prodotto finale, ossia la composizione magnetizzabile con consistenza pastosa (pasta ferromagnetica) (3.9 g). 2.0 g of magnetite powder were mixed with distilled water (20 ml) with the addition of oleic acid (0.3 ml). The mixture was heated under stirring at 90 ° C for 5 minutes, then it was allowed to cool and decant and the precipitate formed (black flakes) was washed (2-3 times) with distilled water. The resulting mixture was dried until a floury-looking product was obtained. The product thus obtained was mixed with a solution composed of n-decanol (1.8 ml) and polyvinylpyrrolidone with a molecular mass equal to 40000 (0.81 g) until a uniform compound with a creamy appearance was obtained, which was then treated with sodium lauryl sulfate (0.12 g). A gummy paste was obtained from which a clear liquid was spontaneously separated to give the final product, that is the magnetizable composition with a pasty consistency (ferromagnetic paste) (3.9 g).
Esempio 2 Example 2
Una miscela di polvere di magnetite (2.0 g), acqua distillata (25 ml) ed acido oleico (0.3 ml) fu agitata e riscaldata a 90°C-95°C per circa 5 min. Il precipitato formatosi fu separato, lavato con acqua distillata ed essiccato. Ad una soluzione di n-decanolo (1.8 ml) ed 1-esadecanolo (0.07 g), preparata riscaldando la miscela a circa 70°C-80°C, si aggiunse polivinilpirrolidone con massa molecolare pari a 40000 dalton. Si agitò e si riscaldò lievemente fino ad ottenere una soluzione alla quale fu aggiunto, a temperatura ambiente, il precipitato essiccato. La miscela risultante fu mescolata per dare il prodotto desiderato sottoforma di pasta ferromagnetica (4.3 g). A mixture of magnetite powder (2.0 g), distilled water (25 ml) and oleic acid (0.3 ml) was stirred and heated at 90 ° C-95 ° C for about 5 min. The precipitate formed was separated, washed with distilled water and dried. Polyvinylpyrrolidone with a molecular mass equal to 40,000 dalton was added to a solution of n-decanol (1.8 ml) and 1-hexadecanol (0.07 g), prepared by heating the mixture to about 70 ° C-80 ° C. It was stirred and heated slightly until a solution was obtained to which the dried precipitate was added at room temperature. The resulting mixture was mixed to give the desired product in the form of ferromagnetic paste (4.3 g).
Esempio 3 Example 3
Si sciolsero 0.82 g di polivinilpirrolidone con massa molecolare pari a 630000 dalton in acqua distillata (1.85 ml), sotto agitazione e riscaldamento a 95°C per circa 5 min. Si lasciò poi raffreddare la miscela fino a temperatura ambiente, quindi si aggiunse la polvere di magnetite (1.9 g). La miscela risultante fu agitata fino ad ottenere il prodotto finale come un liquido molto denso (pasta ferromagnetica). 0.82 g of polyvinylpyrrolidone with a molecular mass equal to 630000 dalton were dissolved in distilled water (1.85 ml), under stirring and heating at 95 ° C for about 5 min. The mixture was then allowed to cool to room temperature, then the magnetite powder (1.9 g) was added. The resulting mixture was stirred until the final product was obtained as a very thick liquid (ferromagnetic paste).
Esempio 4 Example 4
Ad una soluzione di acqua distillata (2.0 ml) e glicole propilenico (0.5 ml) si aggiunse polivinilpirrolidone con massa molecolare pari a 630000 dalton (1.2 g) e la miscela fu agitata e riscaldata tra 80°C e 100°C fino ad ottenere una soluzione omogenea. A temperatura ambiente si aggiunse quindi polvere di magnetite (2.2 g) e la miscela risultante fu mescolata per dare il prodotto desiderato come pasta ferromagnetica (5.5 g). Polyvinylpyrrolidone with a molecular mass of 630000 dalton (1.2 g) was added to a solution of distilled water (2.0 ml) and propylene glycol (0.5 ml) and the mixture was stirred and heated between 80 ° C and 100 ° C until obtaining a homogeneous solution. Magnetite powder (2.2 g) was then added at room temperature and the resulting mixture was mixed to give the desired product as ferromagnetic paste (5.5 g).
La composizione magnetizzabile C1secondo la presente invenzione può essere vantaggiosamente impiegata per realizzare sensori di variazione di temperatura applicabili ad un prodotto od alla sua confezione, ad esempio prodotti alimentari o farmaceutici, al fine di monitorarne l’andamento delle temperature, alle quali il prodotto è stato mantenuto, dal momento della sua produzione e/o confezionamento fino al momento della sua esposizione sui banchi o frigoriferi di vendita o del suo consumo finale. The magnetizable composition C1 according to the present invention can be advantageously used to realize temperature variation sensors applicable to a product or to its packaging, for example food or pharmaceutical products, in order to monitor the trend of the temperatures at which the product has been maintained, from the moment of its production and / or packaging until the moment of its display on the sales counters or refrigerators or its final consumption.
Come è illustrato nelle Figure 1 e 2, un sensore 1 secondo la presente invenzione è costituito da un organo di supporto 3, ad esempio in carta, cotone od un qualsiasi altro adatto materiale, preferibilmente di spessore compreso tra 0.02 mm e 0.3 mm, destinato a supportare un elemento di contenimento 2 per contenere una prestabilita quantità di composizione magnetizzabile C1ottenuta come sopra descritto. L’elemento di contenimento 2, a sua volta, è ad esempio costituito da una membrana porosa Millipore, prodotta dall’azienda Millipore Corporate di Billerica, MA (USA), ed ha una struttura tubolare, la cui luce interna che funge da sede di accoglimento 2a, tipicamente per alcuni milligrammi, ad esempio 0.25 mg ÷ 2.0 mg, di composizione chimica C1. As shown in Figures 1 and 2, a sensor 1 according to the present invention consists of a support member 3, for example made of paper, cotton or any other suitable material, preferably with a thickness of between 0.02 mm and 0.3 mm, intended to support a containment element 2 to contain a predetermined quantity of magnetizable composition Cl obtained as described above. The containment element 2, in turn, is for example constituted by a porous Millipore membrane, produced by the Millipore Corporate company of Billerica, MA (USA), and has a tubular structure, whose internal light acts as a seat for acceptance 2a, typically for a few milligrams, for example 0.25 mg ÷ 2.0 mg, of chemical composition C1.
In generale, l’elemento di contenimento 2 può essere realizzato in nylon o polietilene o altro materiale adatto qualsiasi in grado di impedire l’evaporazione del solvente polare della composizione magnetizzabile C1in esso contenuta, nei confronti della quale esso è chimicamente inerte. L’elemento di contenimento 2 è, inoltre, sostanzialmente indeformabile, così da assicurare che la composizione magnetizzabile C1in esso contenuta non si alteri non solo per interazioni chimiche con il materiale dell’elemento di contenimento 2 od in seguito ad evaporazione del solvente polare, ma anche per deformazione meccanica del suo contenitore, in particolar modo per schiacciamento od attrito con altri corpi. In general, the containment element 2 can be made of nylon or polyethylene or any other suitable material capable of preventing the evaporation of the polar solvent of the magnetizable composition C1 contained therein, towards which it is chemically inert. The containment element 2 is also substantially non-deformable, so as to ensure that the magnetizable composition C1 contained therein does not alter not only due to chemical interactions with the material of the containment element 2 or following evaporation of the polar solvent, but also by mechanical deformation of its container, in particular by crushing or friction with other bodies.
Ne consegue che la composizione magnetizzabile C1, una volta magnetizzata tramite l’applicazione di un campo magnetico esterno B, è interessata da un campo magnetico residuo B1, il quale diminuirà nel tempo solamente a causa di fenomeni browniani della composizione granulare C1,fenomeni accelerabili in seguito ad eventuali variazioni di temperatura subite dalla composizione magnetizzabile stessa. It follows that the magnetizable composition C1, once magnetized through the application of an external magnetic field B, is affected by a residual magnetic field B1, which will decrease over time only due to Brownian phenomena of the granular composition C1, phenomena that can be accelerated in following any temperature variations undergone by the magnetizable composition itself.
Vantaggiosamente, l’elemento di contenimento 2 può essere disposto sulla faccia superiore 3c dell’organo di supporto 3 (Figura 2) oppure può essere in esso incorporato entro una sede di accoglimento 3a all’uopo prevista, in modo tale da risultare compreso entro l’ingombro dell’organo di supporto stesso (Figura 1). Advantageously, the containment element 2 can be arranged on the upper face 3c of the support member 3 (Figure 2) or it can be incorporated therein within a housing 3a provided for this purpose, so as to be included within the overall dimensions of the support member itself (Figure 1).
Si possono, inoltre, prevedere adatti mezzi di fissaggio 4 sulla faccia inferiore 3d dell’ organo di supporto 3, in modo che esso risulti applicabile ad un prodotto da monitorare od alla sua confezione. Vantaggiosamente, i mezzi di fissaggio 4 comprendono uno strato di materiale biadesivo di un tipo adatto qualsiasi. It is also possible to provide suitable fastening means 4 on the lower face 3d of the support member 3, so that it is applicable to a product to be monitored or to its packaging. Advantageously, the fixing means 4 comprise a layer of double-sided adhesive material of any suitable type.
Dopo essere stato applicato ad un prodotto da monitorare, il sensore 1 può essere attivato, come sopra indicato, applicando ad esso un campo magnetico esterno B (tipicamente di circa 600 Gauss nel caso di magnetite Fe3O4), ad esempio al termine della fase di confezionamento del prodotto. La composizione magnetizzabile C1nel sensore 1, una volta sottoposta al campo esterno B, sarà interessata da un campo magnetico residuo B1destinato a diminuire nel tempo secondo l’algoritmo: After being applied to a product to be monitored, the sensor 1 can be activated, as indicated above, by applying to it an external magnetic field B (typically of about 600 Gauss in the case of magnetite Fe3O4), for example at the end of the packaging phase. of the product. The magnetizable composition C1 in sensor 1, once subjected to the external field B, will be affected by a residual magnetic field B1 intended to decrease over time according to the algorithm:
dove<X>RFrappresenta la diminuzione percentuale dell’ampiezza del profilo di magnetizzazione B1(più brevemente “smagnetizzazione percentuale”) della composizione magnetizzabile C1e dipende: where <X> RF represents the percentage decrease in the magnitude of the magnetization profile B1 (briefly "percentage demagnetization") of the magnetizable composition C1e depends on:
- dal tempo t trascorso dall’attivazione del sensore 1; - the time t elapsed from the activation of sensor 1;
- dalla temperatura T alla quale il sensore 1 si è trovato nell’arco di tempo trascorso dalla sua attivazione al tempo t; e - from the temperature T at which the sensor 1 was found in the time span elapsed from its activation at time t; And
- da quattro costanti a, b, c e d, stimabili a priori e che dipendono dalla composizione magnetizzabile C1impiegata nel sensore. - by four constants a, b, c and d, which can be estimated a priori and which depend on the magnetizable composition C1 used in the sensor.
A titolo esemplificativo, si illustra qui di seguito l’andamento di XRFrispetto al Ln(t) che è un andamento lineare ad una data temperatura (ad esempio Ts). By way of example, the XRF trend is illustrated below with respect to Ln (t) which is a linear trend at a given temperature (for example Ts).
Si comprenderà facilmente come, note la cinetica di smagnetizzazione di una composizione magnetizzabile C1ad una data temperatura di soglia Tse nota la smagnetizzazione prevista (XRFp) e quella effettivamente misurata XRFmdopo un certo tempo t, sia possibile stimare se e per quanto tempo al massimo il sensore 1 e, quindi, il prodotto al quale questo è stato applicato, si è trovato al di sopra della predefinita temperatura di soglia Ts. It will be easy to understand how, once the demagnetization kinetics of a magnetizable composition C1 are known at a given threshold temperature T, and the expected demagnetization (XRFp) and that actually measured XRFm after a certain time t are known, it is possible to estimate whether and for how long the sensor is at most 1 and, therefore, the product to which this was applied, was found above the predefined threshold temperature Ts.
Seguono alcuni esempi specifici. Here are some specific examples.
Esempio 5 Example 5
Si stimò la cinetica di smagnetizzazione percentuale di un sensore comprendente una composizione magnetizzabile C1ottenuta con magnetite (10% Vol) rivestita di acido oleico in sospensione in una miscela di decanolo / polivinilpirrolidone / sodio laurilsolfato nelle proporzioni 1:0.35:0.08 come qui di seguito riportato: The percentage demagnetization kinetics of a sensor comprising a magnetizable composition C1 obtained with magnetite (10% Vol) coated with oleic acid in suspension in a mixture of decanol / polyvinylpyrrolidone / sodium lauryl sulfate in the proportions 1: 0.35: 0.08 as reported below was estimated :
Se il sensore 1 va applicato ad un prodotto, che va conservato alla temperatura di soglia Ts= 3°C per 30 gg, si prevede che al termine di 30 giorni la smagnetizzazione della composizione C1sia pari a XRFp= 0.343. If sensor 1 is applied to a product, which must be stored at the threshold temperature Ts = 3 ° C for 30 days, it is expected that at the end of 30 days the demagnetization of the composition C1 will be equal to XRFp = 0.343.
Se trascorsi 30 giorni dall’attivazione del sensore 1 si rileva, invece, una smagnetizzazione superiore, ad esempio XRFm= 0.43, in base all’algoritmo di cui sopra si calcola che il tempo massimo, in cui il sensore e, quindi, il prodotto al quale esso è applicato, si è trovato ad una temperatura superiore di 4°C rispetto al previsto (ovvero 3°C 4°C = 7°C), è di 9.53 h oppure il tempo massimo di esposizione ad una temperatura superiore di 5°C al previsto (ovvero 3°C 5°C = 8°C) è di 5.73 h. If after 30 days from the activation of sensor 1 a higher demagnetization is detected, for example XRFm = 0.43, based on the above algorithm it is calculated that the maximum time, in which the sensor and, therefore, the product to which it is applied, it was found at a temperature 4 ° C higher than expected (i.e. 3 ° C 4 ° C = 7 ° C), is 9.53 h or the maximum exposure time at a temperature higher than 5 ° C than expected (i.e. 3 ° C 5 ° C = 8 ° C) is 5.73 h.
Quanto sopra è illustrato nel seguente diagramma. The above is illustrated in the following diagram.
Ora, se si misura un valore di smagnetizzazione intermedio nel periodo dei 30 giorni, è possibile indicare in modo più accurato l’intervallo di tempo durante il quale il sensore si è trovato a temperature superiori alla temperatura di soglia Ts. Se, ad esempio, XRFi= 0.325 dopo 416 h dall’attivazione del sensore, è facile calcolare che il sensore si è trovato per un periodo di tempo compreso tra 8.66h e 9.53 h ad una temperatura superiore di 4°C rispetto a quella prevista (ovvero 3 4 = 7°C), oppure per un periodo di tempo compreso tra 5.16 e 5.73 h ad una temperatura superiore di 5°C rispetto a quella al prevista (ovvero 3 5 = 8°C). Now, if you measure an intermediate demagnetization value in the period of 30 days, it is possible to more accurately indicate the time interval during which the sensor was at temperatures above the threshold temperature Ts. If, for example, XRFi = 0.325 after 416 h from sensor activation, it is easy to calculate that the sensor has been 4 ° C higher than expected for a period of time between 8.66h and 9.53h ( i.e. 3 4 = 7 ° C), or for a period of time between 5.16 and 5.73 h at a temperature 5 ° C higher than expected (i.e. 3 5 = 8 ° C).
Esempio 6 Example 6
Data la stessa cinetica di smagnetizzazione dell’Esempio 3, se il sensore va applicato ad un prodotto da conservare alla temperatura di soglia Ts= 3°C per 6 mesi, si può calcolare che al termine dei 6 mesi la smagnetizzazione della composizione C1 sia pari a XRFp= 0.401. Se, trascorsi i 6 mesi, si misura, invece, una smagnetizzazione superiore XRFm= 0.512, in base all’algoritmo si calcola che il sensore e, quindi, il prodotto, sia stato al massimo per 36.26 h ad una temperatura superiore di 4°C a quella prevista (ovvero 7°C), oppure al massimo per 20 h ad una temperatura superiore di 5°C a quella prevista (ovvero 8°C). Given the same demagnetization kinetics of Example 3, if the sensor is applied to a product to be stored at the threshold temperature Ts = 3 ° C for 6 months, it can be calculated that at the end of the 6 months the demagnetization of the composition C1 is equal at XRFp = 0.401. If, after 6 months, a demagnetization higher than XRFm = 0.512 is measured, based on the algorithm it is calculated that the sensor and, therefore, the product, has been at a maximum for 36.26 h at a temperature higher than 4 ° C to the expected one (i.e. 7 ° C), or for a maximum of 20 h at a temperature 5 ° C higher than the expected one (i.e. 8 ° C).
Analogamente all’Esempio 3, noto il dato intermedio, ad esempio XRFi= 0.376 trascorse 2000 h dall’attivazione del sensore, si può calcolare che il sensore si è trovato per un periodo di tempo compreso tra 33.56 h e 36.26 h ad una temperatura superiore di 4°C rispetto a quella prevista (ovvero 7°C), oppure per un periodo di tempo compreso tra 18.36 h e 20 h ad una temperatura superiore di 5°C rispetto a quella prevista (ovvero 8°C). Similarly to Example 3, once the intermediate data is known, for example XRFi = 0.376 after 2000 h from the activation of the sensor, it can be calculated that the sensor has been found for a period of time between 33.56 h and 36.26 h at a higher temperature than 4 ° C than expected (i.e. 7 ° C), or for a period of time between 18.36 h and 20 h at a temperature 5 ° C higher than expected (i.e. 8 ° C).
Tutto ciò è chiaramente illustrato nel seguente diagramma. All of this is clearly illustrated in the following diagram.
Si comprenderà come, con questi dati a disposizione, sia possibile eseguire delle valutazioni sulle temperature, alla quali può essere stato sottoposto un prodotto da monitorare nell’arco di un determinato intervallo di tempo (temperature che possono eccedere o meno intervalli tollerabili ∆tse ∆Ts) e, quindi, inferire sullo stato di conservazione del prodotto stesso, al fine di stabilire, indipendentemente da quanto eventualmente indicato sulla sua etichetta, se esso è idoneo o meno all’utilizzo-consumo finale, oppure se possa, ad esempio, essere comunque utilizzato-consumato, ma entro una determinata data anteriore alla data di scadenza indicata ad esempio sulla confezione. It will be understood how, with these data available, it is possible to perform assessments on the temperatures to which a product to be monitored may have been subjected within a given time interval (temperatures that may or may not exceed tolerable ranges ∆tse ∆Ts ) and, therefore, infer about the state of conservation of the product itself, in order to establish, regardless of what may be indicated on its label, whether it is suitable or not for the final use-consumption, or if it can, for example, be in any case used-consumed, but within a certain date prior to the expiry date indicated for example on the package.
Si noterà come l’informazione acquisibile con un tale sensore è quantificabile in modo oggettivo attraverso un adatto dispositivo rilevatore, un cui esempio di realizzazione sarà descritto in seguito. L’informazione ottenibile, tuttavia, è di tipo “cumulativo”, nel senso che, relativamente ad un determinato arco di tempo stabilito, si può determinare se e per quanto tempo “in totale” un prodotto ha superato la temperatura di soglia prefissata Ts. Il superamento di tale temperatura potrebbe essere avvenuto in modo continuato nel tempo, oppure in più intervalli distinti entro l’arco di tempo considerato. L’informazione finale che si può ottenere dal sensore 1 è, appunto, un tempo totale di superamento di una temperatura di soglia. It will be noted that the information that can be acquired with such a sensor can be objectively quantified through a suitable detector device, an example of which will be described below. The information that can be obtained, however, is of the "cumulative" type, in the sense that, in relation to a certain established period of time, it can be determined whether and for how long "in total" a product has exceeded the predetermined threshold temperature Ts. The exceeding of this temperature could have occurred continuously over time, or in several distinct intervals within the period of time considered. The final information that can be obtained from sensor 1 is, in fact, a total time for exceeding a threshold temperature.
Tornando ora alla struttura del sensore di variazioni di temperatura 1, esso può vantaggiosamente prevedere anche un dispositivo di controllo D2, portato da detto organo di supporto 3, ad esempio in corrispondenza di un’apposita sede di accoglimento 3b in esso ricavata. Il dispositivo di controllo D2comprende vantaggiosamente una seconda composizione magnetizzabile C2avente caratteristiche diverse da quelle della composizione magnetizzabile C1. Returning now to the structure of the temperature variation sensor 1, it can advantageously also provide a control device D2, carried by said support member 3, for example in correspondence with a specific receiving seat 3b obtained therein. The control device D2 advantageously comprises a second magnetizable composition C2 having characteristics different from those of the magnetizable composition C1.
La composizione magnetizzabile C2è ancora composta da particelle di tipo SSD ma ora non smagnetizzabili per effetto di moti browniani. Ciò implica che, una volta sottoposte ad un campo magnetico esterno B, le sue particelle risulteranno magnetizzate in modo sostanzialmente permanente (campo residuo B2), ovvero la smagnetizzazione della composizione magnetizzabile C2avverrà con tempi di gran lunga superiori, dell’ordine di molti anni , rispetto a quelli della composizione magnetizzabile C1. The magnetizable composition C2 is still composed of SSD-type particles but now not demagnetizable due to Brownian motions. This implies that, once subjected to an external magnetic field B, its particles will be magnetized in a substantially permanent way (residual field B2), i.e. the demagnetization of the magnetizable composition C2 will take place with much longer times, of the order of many years, compared to those of the magnetizable composition C1.
L’applicazione della composizione magnetizzabile C2sull’organo di supporto 3 e la sua magnetizzazione avverranno prima dell’applicazione della composizione magnetizzabile C1nel rispettivo elemento di contenimento 2 e della sua magnetizzazione. Più in particolare, la composizione magnetizzabile C2sarà vantaggiosamente magnetizzata in direzione trasversale rispetto alla composizione magnetizzabile C1. Con questa configurazione, il sensore di variazioni di temperatura 1 avrà anche una funzione cosiddetta di “anti-manomissione”, ovvero consentirà di verificare un’eventuale manomissione del sensore 1, provocata dall’applicazione di un campo magnetico esterno B, in un momento successivo all’attivazione del sensore stesso. Una tale manomissione sarebbe eseguita allo scopo di diminuire la smagnetizzazione residua XRFdella composizione magnetizzabile C1, in modo che un eventuale superamento della temperatura di soglia Tsnon risulti rilevabile. The application of the magnetizable composition C2 on the support member 3 and its magnetization will take place before the application of the magnetizable composition C1 in the respective containment element 2 and its magnetization. More particularly, the magnetizable composition C2 will advantageously be magnetized in a transverse direction with respect to the magnetizable composition C1. With this configuration, the temperature variation sensor 1 will also have a so-called "anti-tampering" function, that is, it will allow you to verify any tampering with sensor 1, caused by the application of an external magnetic field B, at a later time upon activation of the sensor itself. Such tampering would be carried out in order to reduce the residual demagnetization XRF of the magnetizable composition C1, so that any exceeding of the threshold temperature Ts is not detectable.
Più in particolare, il campo magnetico residuo Btot, risultante dalla somma dei campi magnetici B1e B2delle due composizioni magnetizzabili C1e C2, varierà di intensità e direzione durante un determinato arco di tempo. Nello specifico, il campo B1calerà per effetto di fenomeni browniani e per effetto di eventuali temperature superiori alla temperatura di soglia Ts,alle quali il sensore 1 sarà sottoposto, mentre il campo B2rimarrà pressoché costante. L’andamento del campo Btotè, quindi, prevedibile nel caso ottimale in cui un prodotto sia correttamente conservato per l’intervallo di tempo prescritto (Btot ottimo) e ci si deve aspettare un campo magnetico totale misurato Btotmavente, al più, intensità minore od uguale a Btot ottimo, nel caso in cui il sensore 1 sia stato sottoposto a temperature superiori a quella di soglia Ts. More specifically, the residual magnetic field Btot, resulting from the sum of the magnetic fields B1 and B2 of the two magnetizable compositions C1 and C2, will vary in intensity and direction over a given period of time. Specifically, the B1 field will decrease due to Brownian phenomena and due to any temperatures higher than the threshold temperature Ts, to which the sensor 1 will be subjected, while the B2 field will remain almost constant. The trend of the Btot field is therefore predictable in the optimal case in which a product is correctly stored for the prescribed time interval (optimal Btot) and a total measured magnetic field Btot must be expected with, at most, lower or equal intensity. at optimal Btot, in the event that the sensor 1 has been subjected to temperatures above the threshold Ts.
Se, dunque, dopo un certo intervallo di tempo, si rileva un andamento del campo B1diverso da quello previsto, in particolare di intensità maggiore e congiuntamente un campo B2con una componente allineata come B1di valore troppo elevato, ciò significa che la composizione magnetizzabile C1è stata sottoposta ad un ulteriore campo magnetico esterno B al fine di compensare la diminuzione di Btotdovuta al superamento della temperatura di soglia Ts. A questo punto, il prodotto associato al sensore 1 in esame è da considerare, di fatto, manomesso, non essendo rilevabile con certezza se e per quanto tempo esso è stato esposto a temperature superiori alla relativa temperatura di soglia Ts. Tale informazione potrà, ovviamente, tornare utile all’operatore per valutare l’opportunità di destinare il prodotto all’utilizzoconsumo finale od allo scarto. Therefore, if, after a certain time interval, a trend of the field B1 different from the expected one is detected, in particular of greater intensity and together with a field B2 with a component aligned as B1 of too high value, this means that the magnetizable composition C1 has been subjected to a further external magnetic field B in order to compensate for the decrease in Btot due to exceeding the threshold temperature Ts. At this point, the product associated with the sensor 1 under examination is to be considered, in fact, tampered with, as it cannot be detected with certainty if and for how long it has been exposed to temperatures higher than the relative threshold temperature Ts. This information may, of course, be useful for the operator to evaluate the advisability of allocating the product to final use or waste.
È chiaro, invece, che dopo l’utilizzo-consumo del prodotto, il sensore 1, che può fungere anche da etichetta, volendo, può essere asportato dal prodotto o dalla sua confezione ed essere nuovamente magnetizzato per il confezionamento di un nuovo prodotto da monitorare. It is clear, however, that after the use-consumption of the product, the sensor 1, which can also act as a label, if desired, can be removed from the product or its packaging and be magnetized again for the packaging of a new product to be monitored. .
Opzionalmente, un sensore di variazioni di temperatura 1 come sopra descritto può comprendere anche un codice a barre od un codice bidimensionale del tipo comunemente applicabile a prodotti destinati alla vendita. Un tale codice a barre o bidimensionale consente, di norma, di tenere traccia di tutte le informazioni cosiddette “logistiche” riguardanti un prodotto ad esso associato, ad esempio la provenienza, il lotto di produzione, la data di confezionamento, ecc. Un sensore 1 secondo la presente invenzione dotato di codice a barre, consente, vantaggiosamente, di acquisire un maggior numero di informazioni, relative non solo alla logistica del prodotto al quale esso è applicato, ma anche relative allo stato di conservazione del prodotto stesso, dal momento della sua produzioneconfezionamento fino alla consegna ai punti vendita, ecc.. Optionally, a temperature variation sensor 1 as described above can also comprise a bar code or a two-dimensional code of the type commonly applicable to products intended for sale. Such a barcode or two-dimensional code usually allows you to keep track of all the so-called "logistical" information regarding a product associated with it, for example the origin, the production lot, the packaging date, etc. A sensor 1 according to the present invention equipped with a bar code, advantageously allows to acquire a greater number of information, relating not only to the logistics of the product to which it is applied, but also relating to the state of conservation of the product itself, from time of its production, packaging up to delivery to points of sale, etc.
Per quanto riguarda un dispositivo di rilevazione delle variazioni di temperatura rilevate dal sensore, esso è illustrato in Figura 3 ed è indicato con la lettera D. Il dispositivo di rilevazione D è sostanzialmente composto da: As regards a device for detecting the temperature variations detected by the sensor, it is illustrated in Figure 3 and is indicated with the letter D. The detection device D is substantially composed of:
- una struttura o carcassa di contenimento 5, ad esempio scatolare, mezzi sensori di campo magnetico 6, di preferenza ad effetto Hall, ad esempio di tipo tri-assiale, supportati da detta carcassa di contenimento 5 ed atti a generare uno o più segnali elettrici correlati all’intensità di almeno un campo magnetico B rilevato in corrispondenza di un sensore 1 secondo la presente invenzione, - a containment structure or casing 5, for example box-shaped, magnetic field sensor means 6, preferably with a Hall effect, for example of the tri-axial type, supported by said containment casing 5 and able to generate one or more electrical signals correlated to the intensity of at least one magnetic field B detected at a sensor 1 according to the present invention,
- una o più schede di elaborazione dati CPU, di preferenza alloggiate nella struttura di contenimento 5, preposte ad elaborare il segnale o segnali elettrici per determinare almeno un parametro correlato all’intensità del campo magnetico rilevato (B) ed a generare uno o più segnali elettrici di uscita correlati al superamento o meno di una predefinita temperatura di soglia (TS) da parte del sensore di variazioni di temperatura 1; ed - one or more CPU data processing boards, preferably housed in the containment structure 5, designed to process the electrical signal or signals to determine at least one parameter related to the intensity of the magnetic field detected (B) and to generate one or more signals electrical output correlated to the exceeding or not of a predefined threshold temperature (TS) by the temperature variation sensor 1; and
- uno o più mezzi indicatori (8) attivabili in risposta al segnale o segnali elettrici di uscita. - one or more indicator means (8) which can be activated in response to the electrical output signal or signals.
La o ciascuna scheda di elaborazione dati CPU è di preferenza elettricamente connessa a mezzi lettori di codici a barre 7, dai quali si può acquisire un segnale elettrico relativo ad informazioni “logistiche” concernenti il prodotto monitorato. In base a di tali informazioni ed a quelle rilevabili dai sensori di campo magnetico 6, la CPU è in grado di generare segnali elettrici di uscita correlati sia al superamento o meno di una temperatura di soglia predefinita (Ts) come anche alla determinazione di una effettiva data di scadenza. The or each CPU data processing card is preferably electrically connected to barcode reader means 7, from which an electrical signal relating to "logistic" information concerning the monitored product can be acquired. On the basis of this information and those detectable by the magnetic field sensors 6, the CPU is able to generate electrical output signals correlated both to the exceeding or not of a predefined threshold temperature (Ts) as well as to the determination of an effective Expiration date.
I segnali elettrici di uscita saranno successivamente inviati a mezzi indicatori 8 portati dalla struttura o carcassa di contenimento 5. I mezzi indicatori 8 comprendono, preferibilmente, uno schermo, ad esempio a cristalli liquidi, destinato a visualizzare le informazioni estrapolabili dal segnale o segnali elettrici in uscita dall’unità di calcolo CPU. The electrical output signals will subsequently be sent to indicating means 8 carried by the containment structure or casing 5. The indicating means 8 preferably comprise a screen, for example a liquid crystal, intended to display the information that can be extrapolated from the signal or electrical signals in output from the computing unit CPU.
Come mostrato in Figura 4, che illustra in modo schematico il funzionamento del dispositivo D, le informazioni visualizzabili dai mezzi indicatori 8 comprendono anche l’indicazione della corretta conservazione o meno del prodotto al momento in cui viene effettuata la misurazione (Fase 1). As shown in Figure 4, which schematically illustrates the operation of device D, the information that can be viewed by the indicator means 8 also includes an indication of the correct storage or otherwise of the product at the time the measurement is performed (Phase 1).
Nel caso in cui il prodotto non sia stato correttamente conservato l’unità di calcolo CPU procederà al calcolo dell’intervallo di tempo totale di esposizione del prodotto a temperature superiori a quelle prestabilite (Fase 2) ed al successivo confronto, con adatti parametri pre-impostati, per ottenere una valutazione sul fatto che il prodotto monitorato sia comunque idoneo all’utilizzo-consumo o meno (Fase 3). In the event that the product has not been correctly stored, the CPU calculation unit will proceed to calculate the total time interval of exposure of the product to temperatures higher than the predetermined ones (Phase 2) and to the subsequent comparison, with suitable pre-set parameters. set, to obtain an assessment on whether the monitored product is in any case suitable for use-consumption or not (Phase 3).
Se il prodotto non rispetta le specifiche e non va, quindi, utilizzatoconsumato, durante la Fase 4 sarà visualizzato un adatto messaggio di avviso. Altrimenti (Fase 5), l’unità di calcolo CPU, sulla base dei segnali elettrici fino a quel momento acquisiti e sulla base dei calcoli effettuati, calcolerà (operando un confronto con prestabiliti valori di soglia precedentemente in essa memorizzati) se sarà il caso di immettere il prodotto in commercio così com’è (visualizzazione di un adatto messaggio nella Fase 6) oppure se sarà necessario informare sulla necessità di utilizzareconsumare il prodotto prima della data di scadenza prevista sulla sua confezione oppure se il suo utilizzo dovrà avvenire secondo differenti modalità, ad esempio, consumato soltanto previa cottura, ecc… If the product does not meet the specifications and is therefore not to be used and consumed, a suitable warning message will be displayed during Phase 4. Otherwise (Phase 5), the CPU calculation unit, on the basis of the electrical signals acquired up to that moment and on the basis of the calculations performed, will calculate (by making a comparison with predetermined threshold values previously stored in it) if it is the case of place the product on the market as it is (display of a suitable message in Step 6) or if it will be necessary to inform about the need to use the product before the expiration date indicated on its packaging or if its use must take place in different ways, for example, consumed only after cooking, etc ...
In questo caso i mezzi visualizzatori 8 potranno visualizzare un adatto messaggio (Fase 7) ed i dati relativi al consumo specifico del prodotto potranno essere inviati (Fase 8), ad esempio tramite un adatta unità di invioricezione segnali di un tipo adatto qualsiasi, di preferenza di tipo wireless, ad un sistema centralizzato di raccolta dati, quale un server, per l’aggiornamento delle informazioni relative al prodotto monitorato. In this case the display means 8 will be able to display a suitable message (Step 7) and the data relating to the specific consumption of the product can be sent (Step 8), for example through a suitable signal sending unit of any suitable type, preferably wireless, to a centralized data collection system, such as a server, for updating information relating to the monitored product.
La composizione magnetizzabile C1sopra descritta, nonché il metodo per la sua realizzazione, il sensore di variazioni di temperatura 1 ed il dispositivo di rilevazione D di tali variazioni di temperatura sono tutti suscettibili di numerose modifiche e varianti entro l’ambito di protezione definito dal tenore delle rivendicazioni che seguono. The magnetizable composition C1 described above, as well as the method for its realization, the temperature variation sensor 1 and the device D for detecting such temperature variations are all susceptible to numerous modifications and variations within the scope of protection defined by the content of the claims that follow.
Claims (34)
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Family Applications (1)
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Patent Citations (3)
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