Nowe urządzenie działa poprzez analizę śladowych ilości gazów uwalnianych przez żywność podczas procesów rozkładu. Produkty spożywcze emitują charakterystyczne lotne związki organiczne oraz inne substancje gazowe, których skład i stężenie zmieniają się wraz z postępującym psuciem. Człowiek zwykle zauważa problem dopiero wtedy, gdy pojawia się nieprzyjemny zapach lub widoczne oznaki zepsucia. Elektroniczny nos ma reagować znacznie wcześniej.
Czytaj też: Ta miska ma wydłużać świeżość owoców. Prosty pomysł, który może oszczędzić nerwów
Nie byłoby to możliwe, gdyby nie matryca miniaturowych czujników wykonanych z zaawansowanych materiałów nanotechnologicznych. Każdy z sensorów reaguje na nieco inny zestaw substancji chemicznych obecnych w powietrzu. Połączone sygnały tworzą charakterystyczny odcisk zapachowy. Jego analizą zajmują się później algorytmy sztucznej inteligencji. Dzięki temu system potrafi rozpoznawać wzorce związane z rozwojem bakterii, pleśni czy innymi procesami prowadzącymi do pogorszenia jakości żywności.
Badacze podkreślają, że urządzenie jest wystarczająco czułe, aby wykrywać bardzo niewielkie ilości gazów pojawiających się na wczesnym etapie psucia. To oznacza, że producenci żywności mogliby monitorować stan produktów podczas magazynowania i transportu, a sklepy mogłyby szybciej rozpoznawać partie wymagające wycofania ze sprzedaży. W efekcie zmniejszyłoby się ryzyko trafienia do konsumentów produktów niespełniających norm jakościowych.
Twórcy technologii wskazują również na potencjalne zastosowania w inteligentnych opakowaniach. W przyszłości opakowanie mogłoby samodzielnie monitorować świeżość znajdującego się w nim produktu i przesyłać informacje do smartfona bądź systemów logistycznych. Rozwiązania tego typu są już intensywnie rozwijane przez zespoły badawcze zajmujące się sensorami gazowymi i sztuczną inteligencją w sektorze spożywczym.
Problem marnowania żywności staje się coraz poważniejszym wyzwaniem na całym świecie. Znaczna część produktów trafiających do kosza trafia tam profilaktycznie, często wyłącznie dlatego, że konsumenci nie mają pewności co do ich faktycznej świeżości. Precyzyjne czujniki mogłyby pomóc oddzielić produkty rzeczywiście zepsute od tych, które nadal nadają się do spożycia. Według naukowców takie rozwiązania mogą przynieść korzyści zarówno ekonomiczne, jak i środowiskowe, ograniczając ilość żywności trafiającej na wysypiska.
Czytaj też: Taras po zmroku bez dymu w oczach. Ninja ma sprzęt dla wygodnych miłośników ognia
Elektroniczne nosy nie są całkowicie nową koncepcją, jednak dotychczas ich praktyczne wykorzystanie ograniczały rozmiary urządzeń, wysoki koszt oraz niewystarczająca dokładność. Rozwój nowych materiałów, takich jak grafen czy struktury typu MXene, a także gwałtowny postęp w dziedzinie uczenia maszynowego sprawiają, iż technologia zaczyna osiągać parametry umożliwiające wdrożenia komercyjne. Coraz więcej badań pokazuje, że takie systemy mogą skutecznie monitorować świeżość mięsa, ryb, warzyw, owoców i innych produktów łatwo ulegających zepsuciu. Ale czy elektroniczny nos poradzi sobie tam, gdzie występują dziesiątki różnych zapachów i substancji chemicznych? Istotne będzie też obniżenie jego kosztów produkcji.
Źródło: Science Advances