Крошечный pH-датчик может быть предсказателем свежести упакованных продуктов питания следующего поколения

Прочитано: 75 раз(а)


Забудьте о сроке годности лосося или йогурта. Аспирант SMU (Южного методистского университета) разработал миниатюрный датчик pH, который может определить, когда еда испортилась, в режиме реального времени.

Гибкий датчик pH имеет длину всего 2 миллиметра и ширину 10 миллиметров, что позволяет использовать датчик в современных методах упаковки пищевых продуктов, таких как пластиковая упаковка. В промышленности обычно используются гораздо более громоздкие измерители — примерно 1 дюйм в длину и 5 дюймов в высоту — для измерения уровня pH, поэтому они не подходят для включения в каждую упаковку продуктов питания для контроля их свежести в режиме реального времени.

«Разработанные нами датчики pH работают как небольшое беспроводное устройство радиочастотной идентификации — аналогично тому, что вы найдете внутри своей багажной бирки после ее проверки в аэропортах или внутри ваших идентификаторов SMU. Каждый раз, когда пакет с едой с нашим устройством проходит контрольно- пропускной пункт Например, транспортные логистические центры, гавани, ворота или входы в супермаркеты, они могут быть просканированы, а данные могут быть отправлены обратно на сервер, отслеживающий их уровень pH», — сказал Хенгдаулиу Чаванг, доктор философии. студент Инженерной школы Лайла SMU и ведущий создатель устройства. «Такая конфигурация позволит осуществлять непрерывный мониторинг pH и точно определять пределы свежести на всем пути — от ферм до домов потребителей».

По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, ежегодно около 1,3 миллиарда метрических тонн продуктов питания, производимых во всем мире, остаются несъеденными. По оценкам Feeding America, почти 40 процентов еды — примерно 130 миллиардов приемов пищи — выбрасывается в Соединенных Штатах.

Создание устройства было личным делом Чаванга, аспиранта по электротехнике и вычислительной технике, который родом из Нагаленда, отдаленного региона Индии, где население в значительной степени зависит от сельскохозяйственных культур.

«Пищевые отходы в Нагаленде означают недоедание детей и дополнительные полевые работы для пожилых людей, чтобы компенсировать потери», — сказал Чаванг. «Необходимость предотвратить пищевые отходы побудила меня подумать об устройстве, которое не требует больших затрат и трудоемких усилий в разработке, является одноразовым и может определять уровень свежести».

Пищевые отходы не только способствуют отсутствию продовольственной безопасности и упущенной выгоде производителей продуктов питания, но и вредны для окружающей среды. По данным Агентства по охране окружающей среды США в 2021 году, транспортировка всей этой несъеденной пищи в США приводит к выбросу в атмосферу примерно такого же количества углекислого газа, как и 42 угольных электростанции.

Конкурс «Большие идеи» Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) на конференции IEEE Sensors 2022 удостоил Чаванг награды «Лучшая бизнес-презентация, принадлежащая женщинам» за ее изобретение, которое она создала при поддержке J.-C. Цзяо , председатель столетия Мэри и Ричарда Темплтон и профессор факультета электротехники и вычислительной техники Лайлской школы.

Как это работает

По словам Чаванга, уровень свежести продуктов напрямую зависит от уровня pH. Например, еда с уровнем pH выше нормального диапазона указывает на испорченную пищу, поскольку грибки и бактерии процветают в среде с высоким pH. Таким образом, внезапные изменения pH при хранении продуктов питания во время производства и транспортировки могут указывать на возможную порчу продуктов.

Уровень pH измеряется концентрацией ионов водорода в веществе или растворе.

Поскольку ионы водорода представляют собой электрически заряженные молекулы, электроды в датчике pH Чаванга могут обнаруживать электрический заряд , создаваемый концентрацией ионов водорода в пище, преобразовывая уровень в значения pH, используя так называемое уравнение Нернста.

По словам Чаванга, датчик pH был успешно протестирован на пищевых продуктах, таких как рыба, фрукты, молоко и мед. Проводится дополнительное тестирование.

Датчик изготовлен из очень небольшого количества биосовместимых материалов и использует технологии печати на гибких пленках.

«Весь процесс похож на печать газет. Обработка не требует дорогостоящего оборудования или чистых полупроводниковых помещений», — сказал профессор Чиао. «Таким образом, затраты низки, и датчик становится одноразовым».

Чиао и аспирант Чаванг изучают, можно ли использовать разработанное ими электродное устройство для контроля продуктов питания для обеспечения надежной ферментации сыра и вина. Кроме того, эта же технология может иметь потенциальное применение для раннего обнаружения признаков сепсиса или раневой инфекции при нанесении на кожу, сказал Чаванг.

Цзяо, который присоединился к факультету SMU в 2018 году, широко известен своими исследованиями в области использования электромагнитных волн в медицинских приложениях, включая системы обезболивания с обратной связью и управление моторикой желудка.

Крошечный pH-датчик может быть предсказателем свежести упакованных продуктов питания следующего поколения



Новости партнеров