Entwicklung eines Korndummies zur direkten Markierung von Getreide mittels Radiofrequenzidentifikation (RFID) als technische Möglichkeit zur Rückverfolgung
Development of a grain dummy for direct marking of grain by means of radio frequency identification (RFID) as a technical traceability option
by Lutz Beplate-Haarstrich
Date of Examination:2007-11-15
Date of issue:2009-01-05
Advisor:Dr. Dieter von Hörsten
Referee:Prof. Dr. Wolfgang Lücke
Referee:Prof. Dr. Elke Pawelzik
Referee:Prof. Dr. Herman van den Weghe
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
As Regulation (EC) No 178/2002 has come into force, the traceability of food and animal feed has become a legal requirement. With grain, the product focused on here, traceability is to be guaranteed back to the field of origin in agricultural primary production. Procedures that have been adapted specifically to grain are available for this purpose, although they are still not ideal. The use of radio frequency identification technology (RFID) looks set to provide some crucial benefits in this regard. It enables grain to be marked directly at the time it is harvested and automates documentation. This will be done by inserting RFID transponders into the grain stream on the combine harvester. They can have origin-relevant data written to them in the course of the grain chain and therefore be updated.In order to protect the individual RFID transponders from mechanical effects and the possibility of segregation in the grain, it was necessary to create an appropriate carrier, otherwise known as a grain dummy. This was based on the physical properties of wheat. It is made of coloured laminated epoxy resin, a magnetic particle and an RFID transponder. With this construction, separation characteristics are available at the same time, which enable the grain dummies to be removed from the grain stream by means of magnetic separation or optoelectronic selection.Tests were carried out to investigate the segregation behaviour of eight different types of grain dummy in a wheat stream. This involved a mixture of wheat and grain dummies being transported on a regular conveyor section. The dummies did not differ in terms of their dimensions, but they did substantially to some extent from the wheat they are mixed into in terms of their outward shape and specific density.The specific density of the grain dummies was identified as the main causal particle characteristic that led to segregation. The effect of the dummy s shape was negligible. This meant the segregation mechanism of what is known as floating and sinking took effect. This occurred particularly strongly during the segregation process when emptying the grain hopper at the end of the conveyor section.Based on these test findings, two of the eight grain dummy types investigated are capable of placing RFID transponders in wheat and protecting them from damage and segregation. These were the ones most closely resembled a wheat grain and showed no significant evidence of segregation.On the other hand, numerous issues are unresolved in relation to the promising integration of radio frequency identification technology in the grain chain, not only from a technical perspective. With this in mind, further research is certainly required.
Keywords: grain dummy; RFID; radio frequency identification; traceability; cereal; grain
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Durch das Inkrafttreten der Verordnung (EG) Nr. 178/2002 ist die Rückverfolgbarkeit von Lebens- und Futtermitteln zur gesetzlichen Vorschrift geworden. Für das in der vorliegenden Arbeit im Vordergrund stehende Produkt Getreide ist dementsprechend die Verfolgung zurück zu dem Ackerschlag seiner Herkunft in der landwirtschaftlichen Primärproduktion sicherzustellen. Zu diesem Zweck stehen speziell auf Getreide angepasste Verfahren zur Verfügung, die allerdings noch nicht das Optimum darstellen. Die Nutzung von Radiofrequenzidentifikationstechnologie (RFID) verspricht in diesem Zusammenhang entscheidende Vorteile. Sie ermöglicht die direkte Markierung von Getreide zum Zeitpunkt der Ernte und eine automatisierte Dokumentation. Dies soll durch das Einbringen von RFID-Transpondern in den Getreidestrom auf dem Mähdrescher geschehen. Diese können im Laufe der Getreidekette mit herkunftsrelevanten Daten beschrieben und damit aktualisiert werden.Um die einzelnen RFID-Transponder vor mechanischen Einflüssen und einer potenziellen Entmischung im Getreide zu schützen, war die Entwicklung eines entsprechenden Trägerkörpers, dem sogenannten Korndummy, notwendig. Dieser wurde den physikalischen Eigenschaften eines Weizenkorns nachempfunden. Er besteht aus gefärbtem Epoxid-Laminierharz, einem magnetischen Partikel und einem RFID-Transponder. Durch diese Konstruktion werden gleichzeitig Trennmerkmale zur Verfügung gestellt, die eine Abtrennung der Korndummies aus dem Getreidestrom mittels Magnetabscheidung oder optoelektronischer Auslese ermöglichen sollen.Es wurden Versuche durchgeführt, um das Entmischungsverhalten acht unterschiedlicher Korndummytypen in einem Weizenstrom zu untersuchen. Dazu wurde ein Gemisch aus Weizen und Korndummies durch eine praxisübliche Förderstrecke hindurchtransportiert. Die Dummies unterschieden sich nicht in ihren Abmessungen, aber in ihrer äußeren Form und spezifischen Dichte zum Teil erheblich von dem Weizen, in den sie hineingemischt wurden.Als hauptursächliches Partikelmerkmal, welches zur Entmischung führte, wurde die spezifische Dichte der Korndummies identifiziert. Die Dummyform hatte einen zu vernachlässigenden Einfluss. Dadurch konnte der Entmischungsmechanismus des sogenannten Schwebens und Sinkens wirksam werden. Dieser entfaltete sich besonders stark während des Entmischungsprozesses der Schüttung eines Getreidekegels am Ende der Förderstrecke.Aufgrund der Versuchsergebnisse sind zwei der acht untersuchten Korndummytypen in der Lage, RFID-Transponder geschützt vor mechanischen Beschädigungen und Entmischungen im Weizen zu platzieren. Diese waren einem Weizenkorn am ähnlichsten nachempfunden und wiesen keine signifikante Entmischung auf.Ungeklärt sind dagegen zahlreiche Fragen bezüglich der vielversprechenden Integration der Radiofrequenzidentifikationstechnologie in die Getreidekette nicht nur aus technischer Sicht. Vor diesem Hintergrund besteht auf jeden Fall weiterer Forschungsbedarf.
Schlagwörter: Korndummy; RFID; Radiofrequenzidentifikation; Rückverfolgung; Rückverfolgbarkeit; Getreide