Умная упаковка может обеспечить безопасность пищевых продуктов во время транспортировки

Заполните форму ниже, и мы вышлем вам по электронной почте PDF-версию книги «Умная упаковка может обеспечить безопасность пищевых продуктов во время транспортировки».

Заполните форму ниже, чтобы разблокировать доступ ко ВСЕМ аудиостатьям.

Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв возглавляют разработку системы «умной упаковки», позволяющей отслеживать колебания температуры, изменения влажности и наличие патогенов в скоропортящихся пищевых продуктах во время транспортировки.

Их энергоэффективный подход может предложить более рентабельную цепочку поставок для дистрибьюторов, экономию для производителей продуктов питания и более высокое качество продуктов питания для потребителей.

«Если это сработает хорошо, выиграют все», — сказал Чаньонг (Чейз) Цао, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники, а также электротехники, компьютеров и системной инженерии в Case Western Reserve, возглавляющий исследовательскую группу. «Около трети всех продуктов питания, производимых для потребления человеком, теряется или выбрасывается — примерно 1,3 миллиарда тонн продуктов питания каждый год. Наше решение может значительно сократить порчу, сократить расходы и обеспечить безопасность пищевых продуктов».

Подпишитесь на ежедневный информационный бюллетень Technology Networks, чтобы каждый день доставлять последние научные новости прямо на ваш почтовый ящик.

Исследование команды было недавно опубликовано в журнале Nano Energy.

Центральная особенность их системы — небольшое устройство мониторинга с автономным питанием, состоящее из гибких датчиков и сборщика энергии, который использует осушители — небольшие пакетики гранул силикагеля, находящиеся в упаковке для поглощения влаги — для использования и хранения энергии окружающей среды. В этой системе энергия генерируется за счет вибраций самого грузовика для доставки еды.

Эта энергия питает систему мониторинга в режиме реального времени, которая будет предоставлять производителям продуктов питания и транспортному персоналу цифровые данные о температуре, влажности и условиях порчи упакованных продуктов.

Чтобы это произошло, Цао и его команда придумали то, что они называют трибоэлектрическим наногенератором на основе осушителя (D-TENG), чтобы продлить срок службы сенсорной системы.

Трибоэлектрические наногенераторы — это любое устройство для сбора энергии, которое преобразует механическую энергию — часто между двумя объектами, скользящими друг против друга, — в электричество.

Команда разработала сотовый каркас на основе картона для хранения осушающих материалов, которые теперь также используются для создания электричества, когда они подпрыгивают внутри сот.

Цао сказал, что, хотя некоторые современные транспортные компании уже используют датчики для регистрации температуры, влажности и углекислого газа, традиционные батареи, необходимые для работы этих систем, дороги, тяжелы и могут способствовать загрязнению окружающей среды.

По словам Цао, многие из этих систем не предоставляют данных в реальном времени для обнаружения порчи продуктов. Существующие небольшие портативные системы могут обнаруживать условия окружающей среды только в течение очень ограниченного периода времени.

Подход команды согласуется с предлагаемыми Всемирным банком решениями проблемы пищевых отходов, которые включают в себя более совершенные технологии хранения и поддержания свежести скоропортящихся продуктов в цепочке поставок.

Хотя Цао и его команда в этом проекте не рассматривали вопрос о том, как лучше охлаждать скоропортящиеся продукты при транспортировке, им предстоит решить первую задачу — определить, когда и что может пойти не так.

Сейчас команда собирает функционирующий прототип; Цао сказал, что надеется увеличить производство и маркетинг в течение следующих пяти лет.

Цао и его команда сосредоточены на обнаружении и предотвращении порчи продуктов питания, но он считает, что эта технология также может принести пользу при доставке вакцин. Система могла бы предоставлять компаниям и правительственным учреждениям точную информацию в режиме реального времени о температуре этих критически важных грузов.

Справка: Пан Ю, Хуан Цзы, Фан Ю, Сюй Икс, Цао С (Чейз). На пути к интегрированной интеллектуальной упаковочной системе с автономным питанием — трибоэлектрические наногенераторы на основе осушителя. Нано Энергия. 2023;114:108659. doi: 10.1016/j.nanoen.2023.108659

Статья переиздана по следующим материалам. Примечание: материал мог быть отредактирован по объему и содержанию. Для получения дополнительной информации обращайтесь к указанному источнику.