(A) Fabricación de sensores de gas eléctricos basados en papel (PEGS). Los electrodos de carbono están impresos en papel de cromatografía de celulosa 1 WhatmanTM con un bolígrafo y un cortador, permitiendo la creación rápida de prototipos en la geometría deseada. Una vez impresa, los sensores se cortan y se colocan dentro de un conector de borde de tarjeta para su caracterización. (B) Vista superior de un solo PEGS que consta de dos electrodos con tres dedos y un espacio de 1 mm entre cada dedo. (C) Sección transversal de un PEGS a través de tres dedos (línea discontinua roja en B). La tinta de carbón (negra) penetra parcialmente en el papel (blanca). Crédito: Sensores ACS (2019). DOI:10.1021 / acssensors.9b00555
Los investigadores dicen que los nuevos sensores podrían ayudar a detectar el deterioro y reducir el desperdicio de alimentos para los supermercados y los consumidores.
Uno de cada tres consumidores del Reino Unido desecha los alimentos únicamente porque alcanza la fecha de caducidad, pero el sesenta por ciento (4.2 millones de toneladas) de los alimentos por valor de £ 12.5 mil millones que tiramos cada año es seguro para comer.
Fabricar los prototipos de sensores de laboratorio cuesta dos centavos de dólar cada uno. Conocidos como 'sensores eléctricos de gas basados en papel' (PEGS), detectan gases de descomposición como el amoníaco y la trimetilamina en productos cárnicos y pesqueros.
Los datos del sensor se pueden leer en teléfonos inteligentes, para que las personas puedan acercar su teléfono inteligente al empaque para ver si la comida es segura para comer.
Los investigadores que desarrollaron PEGS, con sede en el Imperial College de Londres, Hizo los sensores imprimiendo electrodos de carbón en papel de celulosa fácilmente disponible. Los materiales biodegradables son ecológicos y no tóxicos, para que no dañen el medio ambiente y sean seguros de usar en el envasado de alimentos. Los sensores se combinan con etiquetas de "comunicación de campo cercano (NFC)", una serie de microchips que pueden ser leídos por dispositivos móviles cercanos.
Durante las pruebas de laboratorio en pescado y pollo envasados, PEGS recogió trazas de gases de descomposición de forma rápida y más precisa que los sensores existentes, a una fracción de su precio.
Los investigadores dicen que los sensores también podrían eventualmente reemplazar la fecha de caducidad, un indicador menos confiable de frescura y comestibilidad. Los costos más bajos para los minoristas también pueden eventualmente reducir el costo de los alimentos para los consumidores.
Los PEGS son los primeros sensores de frescura de alimentos comercialmente viables. Autor principal, Dr. Firat Güder, del Departamento de Bioingeniería de Imperial, dijo:"Aunque están diseñados para mantenernos a salvo, las fechas de caducidad pueden provocar que se desechen los alimentos comestibles. De hecho, Las fechas de caducidad no son completamente confiables en términos de seguridad, ya que las personas a menudo se enferman de enfermedades transmitidas por los alimentos debido a un almacenamiento deficiente. incluso cuando un artículo está dentro de su uso.
"Los ciudadanos quieren estar seguros de que sus alimentos son seguros para comer, y evitar tirar la comida innecesariamente porque no pueden juzgar su seguridad. Estos sensores son lo suficientemente baratos como para esperar que los supermercados puedan usarlos dentro de tres años.
"Nuestra visión es utilizar PEGS en el envasado de alimentos para reducir el desperdicio innecesario de alimentos y la contaminación plástica resultante".
La investigación se publica hoy en Sensores ACS .
Desechos alimentarios
Los consumidores confían en las fechas de caducidad o incluso en las 'pruebas de olfateo' para ver si su comida es segura para comer. pero actualmente no existe una solución comercialmente viable, alternativa confiable a estas opciones que proporciona retroalimentación objetiva sobre la frescura y seguridad de los alimentos.
Aunque desarrollado por tecnólogos de alimentos durante muchos años para garantizar la seguridad, Las fechas de caducidad no tienen en cuenta las condiciones de almacenamiento y procesamiento de alimentos específicos. Por lo tanto, pueden hacer que las tiendas y los consumidores desechen alimentos inocuos y comestibles. Además, la mayor parte de los alimentos que se desperdician se envasan en plástico, contribuyendo así a la contaminación plástica.
Primer autor del estudio Giandrin Barandun, también del Departamento de Bioingeniería de Imperial, dijo:"Las fechas de caducidad calculan cuándo es posible que un producto perecedero ya no sea comestible, pero no siempre reflejan su frescura real.
"Aunque la industria alimentaria, y los consumidores, son comprensiblemente cautelosos con la vida útil, es hora de adoptar una tecnología que pueda detectar con mayor precisión la comestibilidad de los alimentos y reducir el desperdicio de alimentos y la contaminación por plásticos ".
Debido a que los PEGS funcionan en artículos de alto valor como carne y pescado, podrían ahorrar dinero para las tiendas y sus clientes, reduciendo el desperdicio y permitiendo que las tiendas utilicen la reducción de precio dirigida para artículos específicos basados en PEGS en lugar de fechas de caducidad.
Sensores de corriente
Los sensores de deterioro de alimentos existentes no se utilizan comúnmente porque son demasiado caros (a menudo comprenden una cuarta parte de los costos totales de empaque) o demasiado difíciles de interpretar. Los sensores de cambio de color podrían, de hecho, aumentar el desperdicio de alimentos, ya que los consumidores podrían interpretar incluso el más mínimo cambio de color como "mala comida".
La tecnología PEGS tiene como objetivo abordar ambos problemas. Además de ser más económico de producir y más fácil de interpretar con lecturas eléctricas, los autores encontraron que PEGS supera muchas de las desventajas de los sensores de gas actuales. Ellos:
¿Que sigue?
Los investigadores utilizaron bolígrafos y cortadores robóticos para crear los sensores. El Dr. Güder dijo:"Creemos que nuestra técnica muy simple podría ampliarse fácilmente para producir PEGS a gran escala mediante el uso de métodos de impresión de alto volumen existentes, como la serigrafía y la impresión de rollo a rollo".
Los autores esperan que PEGS pueda tener aplicaciones más allá del procesamiento de alimentos, como detectar productos químicos en la agricultura, calidad del aire, y la detección de marcadores de enfermedades en el aliento como los implicados en la enfermedad renal. Sin embargo, antes de que puedan aplicarse más allá de su uso actual, los investigadores esperan abordar cuán sensibles son los PEGS a la humedad más baja.
Próximo, los autores esperan ampliar la utilidad de PEGS aplicándolos a otros tipos de alimentos e industrias. Actualmente están desarrollando una serie de PEGS en los que cada sensor detecta una sustancia química diferente. Usando esta técnica, la matriz dará señales únicas para diferentes gases y / o cambios de humedad, lo que haría que la tecnología fuera aplicable a una variedad más amplia de tipos de alimentos y aplicaciones.
