Ученые разработали недорогой датчик с использованием технологии PEGS, который может проверять питание свежесть и может помочь уменьшить потери из-за выбрасывания питание преждевременно (выбрасывание продуктов питания исключительно по причине того, что срок их годности близок (или прошел), независимо от их фактической свежести). Датчики могут быть интегрированы в упаковку или бирку пищевых продуктов.
Почти 30 процентов питание который безопасен для потребления человеком, каждый год выбрасывается или просто выбрасывается. Большой вклад в это масштабное потеря продуктов питания осуществляется путем утилизации потребителями или супермаркетами, особенно в развитых странах. Еда отходы становятся глобальной проблемой и имеют огромные последствия для экономики и окружающей среды.
Все упаковано питание продается в магазинах и супермаркетах, имеет этикетку «использовать до даты», которая указывает дату, когда пища станет безопасной и съедобной. Однако эксперты говорят, что эта дата, которая обычно печатается производителем, является лишь приблизительной, а не точным показателем фактической свежести, поскольку другие факторы, например, условия, в которых хранятся продукты, также важны. Отбрасывая питание преждевременно на основе «срока годности», независимо от фактической свежести, ежегодно приводит к огромным потерям пищевых продуктов.
Использование датчиков является многообещающей альтернативой принципу «использования по дате» производителя, поскольку эти датчики могут отслеживать состояние скоропортящихся пищевых продуктов и передавать их пользователю в режиме реального времени. Было разработано много типов сенсорных технологий; однако они еще не интегрированы в основную упаковку пищевых продуктов по нескольким причинам, таким как коммерческая нежизнеспособность, высокая стоимость, сложный процесс изготовления и сложность использования. Кроме того, эти технологии были несовместимы с цифровыми платформами, поэтому данные не могут быть легко поняты пользователем.
Новое исследование, опубликованное 8 мая в Датчики ACS описывает чувствительный, экологически чистый, недорогой и гибкий прототип PEGS (бумажный электрический газовый датчик), который может обнаруживать испорченные газы, такие как аммиак и триметиламин, которые могут растворяться в воде. Датчик был разработан путем печати угольных электродов на легко доступной целлюлозной бумаге с помощью простой шариковой ручки и автоматического режущего плоттера. Целлюлозная бумага хоть и выглядит сухой, но состоит из сильно гигроскопичных целлюлозных волокон, содержащих влагу, которая адсорбируется на их поверхности из внешней среды. Таким образом, влажные химические методы могут быть использованы для определения водорастворимых газов благодаря этому гигроскопическому свойству и без добавления воды к субстрату. Электропроводность бумаги можно измерить с помощью двух угольных (графитовых) электродов, которые напечатаны на поверхности бумаги. Таким образом, электрические свойства тонкой пленки воды можно легко определить по проводимости. Когда водорастворимый газ присутствует в непосредственном окружении, это приводит к увеличению ионной проводимости бумаги в основном из-за диссоциации водорастворимого газа (ов) в тонкой пленке воды на поверхности бумаги.
Исследователи протестировали технологию PEGS на упакованных пищевых продуктах (мясных продуктах, особенно рыбе и курице) в лаборатории, чтобы количественно контролировать свежесть. Результаты показали, что датчик PEGS продемонстрировал высокую чувствительность к водорастворимым газам, поскольку он мог быстро и точно обнаруживать следовые количества газов порчи по сравнению с существующими датчиками. Испытываемые газы представляли собой монооксид углерода, диоксид углерода, диоксид серы, триметиламин и аммиак с наивысшей чувствительностью к аммиаку, поскольку он хорошо растворяется в воде. PEGS показал улучшенную производительность, лучшее время отклика и более высокую чувствительность. Также не потребовалось никакого дополнительного обогрева или сложного изготовления. Эти результаты были подтверждены с помощью установленного микробиологического тестирования с использованием бактериальных культур. Таким образом, PEGS подходит в качестве индикатора изменения свежести пищевых продуктов из-за микробного загрязнения упакованного мяса. Кроме того, конструкция датчика была объединена с рядом микрочипов, называемых тегами NFC (связь ближнего радиуса действия), чтобы можно было снимать показания с мобильных устройств поблизости по беспроводной сети.
Уникальный датчик, описанный в текущем исследовании, является первым в истории коммерчески жизнеспособным, нетоксичным, экологически чистым датчиком, который можно использовать для проверки свежести пищевых продуктов путем определения их чувствительности к газам, участвующим в разложении пищевых продуктов. Важно отметить, что это недорогое решение, составляющее лишь часть стоимости существующих датчиков. PEGS хорошо работает при комнатной температуре и даже в условиях 100-процентной влажности, потребляя при этом очень мало энергии. По мнению авторов, производители и супермаркеты могут интегрировать PEGS в коммерческую упаковку пищевых продуктов в ближайшие 3 года. Их использование также может быть распространено на другие химические и медицинские, сельскохозяйственные и экологические применения.
{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}
Источник (ы)
Barandun G et al. 2019. Целлюлозные волокна позволяют практически без затрат проводить электрическое зондирование водорастворимых газов. Датчики СКУД. https://doi.org/10.1021/acssensors.9b00555
