新大学生开发的微型pH传感器可能成为包装食品的下一代新鲜度预测器
忘记三文鱼或酸奶上的保质期吧. 南威尼斯人娱乐城的一名研究生开发了一种微型pH传感器，可以实时判断食物何时变质.
DALLAS 忘掉三文鱼或酸奶上的保质期吧. 南威尼斯人娱乐城的一名研究生开发了一种微型pH传感器，可以实时判断食物何时变质.
柔性pH传感器只有2毫米长，10毫米宽, 使传感器融入当前的食品包装方法成为可能, such as plastic wrapping. 工业通常使用体积大得多的仪表——大约1英寸长，5英寸高——来测量pH值, 因此，不适合在每一种食品包装中都加入它们来实时监测食品的新鲜度.
“我们开发的pH传感器就像一个小型无线射频识别设备，类似于你在机场检查行李标签或SMU身份证后发现的东西. 每次装有我们设备的食品包装通过检查点, such as shipping logistics centers, harbors, gates or supermarkets’ entrances, 他们可以被扫描，数据可以发送回服务器，跟踪他们的pH值,” said Khengdauliu Chawang, PhD student at SMU’s Lyle School of Engineering and lead creator of the device. 这样的配置可以实现连续的pH值监测，并在从农场到消费者家中的整个旅程中准确检测新鲜度限制.”
Roughly 1.3 billion 每年，世界各地生产的粮食有几公吨没有被吃掉, 据联合国粮食及农业组织称. Nearly 40 percent 在美国，每年有大约1300亿餐的食物被浪费, according to Feeding America estimates.
Creating the device was personal for Chawang, 电气与计算机工程专业的研究生，来自 Nagaland这是印度的一个偏远地区，那里的人口严重依赖农作物.
“那加兰邦的食物浪费意味着儿童营养不良，老年人需要额外的野外工作来弥补损失,” Chawang said. “防止食物浪费的需要促使我想到了一种不昂贵也不需要大量劳动的设备, is disposable and can detect freshness levels.”
食物浪费不仅会导致粮食不安全，还会给食品制造商造成利润损失, 但是食物浪费也对环境有害. 在美国运输这些没吃完的食物.S. 向大气中排放的二氧化碳与 42 coal-fired power plants, the U.S. EPA reported in 2021.
The 电气与电子工程师学会 在2022年IEEE传感器大会上举行的“大创意”竞赛中，chaawang因其发明被授予最佳女性创业项目奖, which she built with the support of J.-C. Chiao, 玛丽和理查德邓普顿百年纪念主席和莱尔学院电气和计算机工程系教授.
How it works
查旺解释说，食物的新鲜度与pH值直接相关. For example, pH值高于正常范围的食物即为变质食物, 因为真菌和细菌在高ph值环境中茁壮成长. 因此，在生产和运输过程中，食品储存中pH值的突然变化可能表明食品可能变质.
pH值是通过物质或溶液中氢离子的浓度来测定的.
因为氢离子是带电分子, 查旺的pH传感器内的电极可以检测食物中氢离子浓度产生的电荷, 将水的浓度转换成pH值，用的是所谓的 Nernst equation.
The sensor is made with a very small amount of biocompatible 材料和使用印刷技术上的柔性薄膜.
“整个过程类似于印刷报纸. 该过程不需要昂贵的设备或半导体洁净室环境,” Professor Chiao said. “因此，成本很低，而且传感器是一次性的.”
Chiao和研究生Chawang正在研究他们开发的用于监测食物的电极装置是否也可以用于确保奶酪和葡萄酒的可靠发酵. In addition, 同样的技术在皮肤上使用时，可能在检测败血症或伤口感染的早期预警信号方面有潜在的应用, Chawang said.
Chiao, who joined the SMU faculty in 2018, 他在医学应用中使用电磁波的研究，包括闭环疼痛管理系统和胃运动管理，被广泛认可. -- Monifa Thomas-Nguyen
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