Lebensmittelfrischsensoren könnten Verfallsdaten ersetzen, um Lebensmittelabfälle zu reduzieren.
Imperiale Akademiker haben preiswerte, smartphone-vernetzte, umweltfreundliche Verderbsensoren für Fleisch- und Fischverpackungen entwickelt.
PEGS, die in die Verpackung integriert sind, könnten bald Verderbgase in Fleisch und Fisch erkennen.
Imperial College London
Die Forscher sagen, dass die neuen Sensoren helfen könnten, Verderb zu erkennen und Lebensmittelabfälle für Supermärkte und Verbraucher zu reduzieren.
Jeder dritte britische Verbraucher wirft Lebensmittel weg, nur weil sie das Verfallsdatum erreichen, aber sechzig Prozent (4,2 Millionen Tonnen) der 12,5 Milliarden Pfund, die wir jedes Jahr wegwerfen, sind sicher zu essen.
Die Laborprototypen der Sensoren kosten jeweils zwei US-Cents. Sie werden als "papierbasierte elektrische Gassensoren" (PEGS) bezeichnet und erfassen Verderbgase wie Ammoniak und Trimethylamin in Fleisch- und Fischprodukten.
Die Sensordaten können als Smartphones gelesen werden, so dass die Menschen ihr Smartphone an die Verpackung halten können, um zu sehen, ob die Lebensmittel sicher zu essen sind.
Die Forscher, die PEGS mit Sitz am Imperial College London entwickelten, stellten die Sensoren her, indem sie Kohleelektroden auf leicht erhältliches Zellulosepapier druckten. Die biologisch abbaubaren Materialien sind umweltfreundlich und ungiftig, so dass sie die Umwelt nicht belasten und sicher in Lebensmittelverpackungen verwendet werden können. Die Sensoren werden mit near field communication (NFC)' Tags kombiniert - einer Reihe von Mikrochips, die von nahegelegenen mobilen Geräten gelesen werden können.
Bei Labortests an verpackten Fischen und Hühnern hat PEGS Spuren von Verderbgasen schnell und genauer erfasst als bestehende Sensoren, zu einem Bruchteil ihres Preises.
Die Forscher sagen, dass die Sensoren auch das Haltbarkeitsdatum 'use by' ersetzen könnten, ein weniger zuverlässiger Indikator für Frische und Genießbarkeit. Niedrigere Kosten für den Einzelhandel können auch die Kosten für Lebensmittel für den Verbraucher senken.
PEGS sind die ersten kommerziell nutzbaren Lebensmittelfrischsensoren. Hauptautor Dr. Firat Güder, von Imperial's Department of Bioengineering, sagte: "Obwohl sie so konzipiert sind, dass sie uns sicher halten, können Verfallsdaten dazu führen, dass essbare Lebensmittel weggeworfen werden. Tatsächlich sind Verfallsdaten in Bezug auf die Sicherheit nicht völlig zuverlässig, da die Menschen aufgrund schlechter Lagerung oft an durch Lebensmittel übertragbaren Krankheiten erkranken, selbst wenn sich ein Artikel im Verfallszustand befindet.
"Die Bürger wollen sicher sein, dass ihre Lebensmittel sicher zu essen sind, und vermeiden, dass sie Lebensmittel unnötig wegwerfen, weil sie ihre Sicherheit nicht beurteilen können. Diese Sensoren sind so billig, dass wir hoffen, dass Supermärkte sie innerhalb von drei Jahren einsetzen können.
"Unsere Vision ist es, PEGS in Lebensmittelverpackungen zu verwenden, um unnötige Lebensmittelabfälle und die daraus resultierende Kunststoffverschmutzung zu reduzieren."
Die Studie wird heute in der Zeitschrift ACS Sensors veröffentlicht.
Lebensmittelabfälle
Die Verbraucher verlassen sich auf Verfallsdaten oder sogar auf Schnuppertests, um festzustellen, ob ihre Lebensmittel unbedenklich sind, aber es gibt derzeit keine wirtschaftlich tragfähige, zuverlässige Alternative zu diesen Optionen, die ein objektives Feedback über Frische und Sicherheit von Lebensmitteln liefert.
Obwohl von Lebensmitteltechnologen über viele Jahre hinweg entwickelt, um die Sicherheit zu gewährleisten, berücksichtigen die Verfallsdaten nicht die Lager- und Verarbeitungsbedingungen bestimmter Lebensmittel. So können sie dazu führen, dass sichere und genießbare Lebensmittel von Geschäften und Verbrauchern weggeworfen werden. Darüber hinaus ist der größte Teil der verschwendeten Lebensmittel in Kunststoff verpackt, was zur Verschmutzung der Kunststoffe beiträgt.
Der erste Autor der Studie, Giandrin Barandun, ebenfalls vom Imperial Department of Bioengineering, sagte: "Verfallsdaten" schätzen, wann ein verderbliches Produkt nicht mehr essbar sein könnte - aber sie spiegeln nicht immer seine tatsächliche Frische wider.
"Obwohl die Lebensmittelindustrie - und die Verbraucher - verständlicherweise vorsichtig mit der Haltbarkeit sind, ist es an der Zeit, Technologien einzusetzen, die die Lebensmittelverträglichkeit genauer erkennen und Lebensmittelabfälle und Kunststoffverunreinigungen reduzieren können."
Da PEGS an hochwertigen Artikeln wie Fleisch und Fisch arbeiten, könnten sie Geld für die Geschäfte und ihre Kunden sparen, indem sie den Abfall reduzieren und es den Geschäften ermöglichen, gezielte Preissenkungen für bestimmte Artikel auf der Grundlage von PEGS statt Verfallsdaten vorzunehmen.
Stromsensoren
Bestehende Sensoren für den Verderb von Lebensmitteln werden nicht häufig verwendet, weil sie entweder zu teuer (oft ein Viertel der gesamten Verpackungskosten ausmachen) oder zu schwer zu interpretieren sind. Farbwechselnde Sensoren könnten tatsächlich die Lebensmittelverschwendung erhöhen, da die Verbraucher selbst die geringste Farbänderung als "schlechte Lebensmittel" interpretieren könnten.
Die PEGS-Technologie zielt darauf ab, diese beiden Probleme zu lösen. Die Autoren waren nicht nur billiger in der Herstellung und einfacher zu interpretieren mit elektrischen Messwerten, sondern auch, dass PEGS viele der Nachteile aktueller Gassensoren überwindet. Sie:
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Funktioniert effektiv bei fast 100 Prozent Luftfeuchtigkeit, wobei die meisten Sensoren über 90 Prozent leiden.
Arbeiten Sie bei Raumtemperatur und müssen nicht erwärmt werden, so dass sie sehr wenig Energie verbrauchen.
Sind nur für die Gase empfindlich, die am Verderb von Lebensmitteln beteiligt sind, während andere Sensoren durch nicht verderbliche Gase ausgelöst werden können.
Was kommt als nächstes?
Für die Herstellung der Sensoren verwendeten die Forscher Kugelschreiber und Roboterschneider. sagte Dr. Güder: "Wir glauben, dass unsere sehr einfache Technik leicht skaliert werden könnte, um PEGS im Massenmaßstab herzustellen, indem bestehende hochvolumige Druckverfahren wie Siebdruck und Rolle-zu-Rolle-Druck verwendet werden."
Die Autoren hoffen, dass PEGS Anwendungen jenseits der Lebensmittelverarbeitung haben könnte, wie das Erkennen von Chemikalien in der Landwirtschaft, die Luftqualität und das Erkennen von Krankheitsmarkern im Atem wie bei Nierenerkrankungen. Bevor sie jedoch über ihren derzeitigen Gebrauch hinaus angewendet werden können, wollen die Forscher untersuchen, wie empfindlich PEGS auf eine geringere Luftfeuchtigkeit reagieren.
Als nächstes hoffen die Autoren, den Nutzen von PEGS zu erweitern, indem sie sie auf andere Arten von Lebensmitteln und Industrien anwenden. Sie entwickeln derzeit eine Reihe von PEGS, bei denen jeder Sensor eine andere Chemikalie erkennt. Mit dieser Technik liefert die Anordnung einzigartige Signale für verschiedene Gase und/oder wechselnde Luftfeuchtigkeiten, was die Technologie für eine größere Vielfalt von Lebensmittelarten und Anwendungen anwendbar machen würde.
Diese Arbeit wurde vom Forschungsrat für Technik und Physik (EPSRC) finanziert.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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