Исследователи говорят, что новые датчики могут помочь обнаружить порчу и сократить количество пищевых отходов для супермаркетов и потребителей.
Каждый третий британский потребитель выбрасывает еду только потому, что она подходит к сроку годности, но шестьдесят процентов (4,2 миллиона тонн) продуктов на сумму 12,5 миллиардов фунтов стерлингов, которые мы выбрасываем каждый год, безопасны для употребления.
Лабораторные прототипы датчиков стоят два цента США каждый. Известные как «электрические газовые датчики на бумажной основе» (PEGS), они обнаруживают вредные газы, такие как аммиак и триметиламин, в мясных и рыбных продуктах.
Данные датчиков можно считывать со смартфонов, чтобы люди могли поднести смартфон к упаковке, чтобы увидеть, безопасна ли пища для употребления.
Исследователи из Имперского колледжа Лондона, разработавшие PEGS, изготовили датчики, напечатав угольные электроды на легко доступной целлюлозной бумаге. Биоразлагаемые материалы экологичны и нетоксичны, поэтому не наносят вреда окружающей среде и безопасны для использования в пищевой упаковке. Датчики объединены с метками «коммуникации ближнего радиуса действия (NFC)» - серией микрочипов, которые могут быть прочитаны находящимися поблизости мобильными устройствами.
Во время лабораторных испытаний упакованной рыбы и курицы датчики PEGS улавливали следы порчи газов быстрее и точнее, чем существующие датчики, и при этом в разы дешевле.
Исследователи говорят, что датчики также могут в конечном итоге заменить дату «срок годности» - менее надежный показатель свежести и съедобности. Снижение затрат для розничных продавцов может также в конечном итоге снизить стоимость продуктов питания для потребителей.
PEGS - это первые коммерчески жизнеспособные датчики свежести пищевых продуктов. Ведущий автор, доктор Фират Гюдер из Департамента биоинженерии Imperial, сказал: «Хотя они предназначены для обеспечения нашей безопасности, сроки годности могут привести к тому, что съедобные продукты будут выброшены. с точки зрения безопасности, так как люди часто заболевают болезнями пищевого происхождения из-за неправильного хранения, даже если товар находится в пределах срока годности.
Граждане хотят быть уверены, что их еда безопасна для употребления, и не выбрасывать еду без необходимости, потому что они не могут судить о ее безопасности. Эти датчики достаточно дешевы, и мы надеемся, что супермаркеты смогут использовать их в течение три года.
"Наше видение заключается в использовании PEGS в пищевой упаковке, чтобы уменьшить ненужные пищевые отходы и, как следствие, пластиковое загрязнение."
Исследование опубликовано сегодня в ACS Sensors.
Пищевые отходы
Потребители полагаются на сроки годности или даже на «обнюхивание», чтобы убедиться, что их еда безопасна для употребления, но в настоящее время нет коммерчески жизнеспособной и надежной альтернативы этим вариантам, которая дает объективную оценку свежести и безопасности продуктов..
Несмотря на то, что пищевые технологи разрабатывали его в течение многих лет для обеспечения безопасности, сроки годности не учитывают условия хранения и обработки конкретных пищевых продуктов. Таким образом, они могут привести к тому, что магазины и потребители выбрасывают безопасные и съедобные продукты. Кроме того, большая часть выбрасываемой пищи упакована в пластик, что способствует загрязнению пластиком.
Первый автор исследования Джандрин Барандун, также из Департамента биоинженерии Imperial, сказал: «Сроки годности оценивают, когда скоропортящийся продукт больше не может быть съедобным, но они не всегда отражают его фактическую свежесть.
"Хотя пищевая промышленность и потребители по понятным причинам с осторожностью относятся к сроку годности, пришло время использовать технологии, которые могли бы более точно определять съедобность продуктов и сокращать пищевые отходы и загрязнение пластиком."
Поскольку PEGS работает с ценными товарами, такими как мясо и рыба, они могут сэкономить деньги для магазинов и их клиентов, сократив количество отходов и позволив магазинам использовать целевое снижение цен для конкретных товаров на основе PEGS, а не использовать- по датам.
Датчики тока
Существующие датчики порчи пищевых продуктов обычно не используются, потому что они либо слишком дороги (часто составляют четверть от общей стоимости упаковки), либо слишком сложны для интерпретации. Датчики, меняющие цвет, на самом деле могут увеличить количество пищевых отходов, поскольку потребители могут интерпретировать даже малейшее изменение цвета как «плохую еду».
Технология PEGS направлена на решение обеих этих проблем. Помимо того, что они дешевле в производстве и их легче интерпретировать с помощью электрических показаний, авторы обнаружили, что PEGS преодолевает многие недостатки современных датчиков газа. Они:
- Эффективно функционируют при почти 100-процентной влажности, когда большинство датчиков плохо работают при влажности выше 90%.
- Работают при комнатной температуре, их не нужно нагревать, поэтому они потребляют очень мало энергии.
- Чувствительны только к газам, вызывающим порчу пищевых продуктов, в то время как другие датчики могут срабатывать от газов, не вызывающих порчи.
Что дальше?
Исследователи использовали шариковые ручки и роботизированные резаки для создания датчиков. Доктор Гюдер сказал: «Мы считаем, что наша очень простая технология может быть легко расширена для производства PEGS в массовом масштабе с использованием существующих методов печати больших объемов, таких как трафаретная печать и печать с рулона на рулон».
Авторы надеются, что PEGS может найти применение не только в пищевой промышленности, например, для обнаружения химических веществ в сельском хозяйстве, качества воздуха и обнаружения маркеров болезней в дыхании, таких как те, которые связаны с заболеванием почек. Однако, прежде чем их можно будет применять за пределами их текущего использования, исследователи надеются выяснить, насколько чувствительны PEGS к снижению влажности.
Далее авторы надеются расширить полезность PEGS, применяя их к другим видам продуктов питания и отраслям. В настоящее время они разрабатывают набор PEGS, в котором каждый датчик обнаруживает разные химические вещества. Используя этот метод, массив будет давать уникальные сигналы для различных газов и/или изменения влажности, что сделает технологию применимой к более широкому спектру пищевых продуктов и применений.