Cảm biến “đọc vị” tình trạng thực phẩm

Nhóm nghiên cứu thuộc Trường Cao đẳng Hoàng gia London đã chế tạo bộ cảm biến khí điện hóa, viết tắt là PEGS, bằng cách in các vi điện cực bằng sợi carbon lên giấy cellulose và kết hợp với 1 số vi mạch điện tử.

Bộ cảm biến này có thể phát hiện nhiều loại khí phát sinh từ thực phẩm bị hư hỏng, như amoniac, trimethylamine, và có khả năng phân hủy sinh học sau khi sử dụng.

Bộ cảm biến khí điện hóa, viết tắt là PEGS, được tạo ra bằng cách in các vi điện cực bằng sợi carbon lên giấy cellulose và kết hợp với 1 số vi mạch điện tử.

Giandrin Barandun, thành viên nhóm nghiên cứu chia sẻ với Reuters: “Hệ thống cảm biến này rất đơn giản, và cái gì đơn giản thì cũng rất đẹp. Chúng tôi sử dụng giấy, giấy mà chúng ta vẫn sử dụng hàng ngày, và in các vi điện cực lên giấy mà thôi, và thế là chúng có khả năng phát hiện các loại khí từ thực phẩm”.

Để xác định thực phẩm có an toàn hay không, người dùng sử dụng một phần mềm ứng dụng trên điện thoại thông minh đọc các dữ liệu trên bộ cảm biến.

*Người dùng sử dụng một phần mềm ứng dụng trên điện thoại thông minh để đọc các dữ liệu trên bộ cảm biến.*

Tình trạng lãng phí thực phẩm đang ngày gia tăng ở khắp nơi trên thế giới. Hành động này bị xem là phi đạo đức, trong bối cảnh số người đói ăn trên toàn cầu ngày một nhiều, môi trường thì bị hủy hoại nghiêm trọng, các bãi rác thải chất cao như núi và không ngừng thối rữa, giải phóng ra khí nhà kính. Trong khi đó, nhiên liệu, nước và năng lượng – những yếu tố cần thiết cho cuộc sống của con người, cần được dự trữ và phát triển thêm, thì lại đang bị lãng phí.

Theo số liệu thống kê của trường Cao đẳng Hoàng gia London ở Anh, cứ 3 người tiêu dùng nước này thì có 1 người vứt bỏ thực phẩm đến hạn sử dụng ghi trên bao bì, dù trên thực tế, 60% lượng thực phẩm đó vẫn có thể ăn được mà không gây hại đến sức khỏe.

Chính vì thế, công nghệ cảm biến khí điện hóa sẽ là câu trả lời cho cả vấn đề lãng phí thực phẩm lẫn túi bọc thực phẩm.

Giandrin Barandun cho biết thêm: “Thịt, thịt gà, cá, lâu nay vẫn được gói trong túi nylon và nếu chúng ta giảm bớt lượng thịt, cá, thịt gà bị vứt bỏ đi, thì cũng có nghĩa là chúng ta cắt giảm được lượng túi bọc”.

Chi phí sản xuất siêu rẻ

Ước tính, chi phí sản xuất một bộ cảm biến chỉ có 0,02 USD, tương đương với gần 500 đồng Việt Nam. Nhóm nghiên cứu kỳ vọng, có thể đưa sản phẩm ra thị trường trong vòng 3 năm tới.

Cũng theo nhóm nghiên cứu, đây là loại cảm biến rẻ và chính xác hơn nhiều so với những loại cảm biến thực phẩm hiện có trên thị trường. Dù ở môi trường có độ ẩm thấp hay ở môi trường độ ẩm 100%, thì hiệu quả của cảm biến vẫn gần như tuyệt đối.

Hiện các nhà nghiên vẫn đang tiếp tục phát triển PEGS, để hệ thống có thể phát hiện những thay đổi về độ ẩm, các loại hóa chất và khí riêng lẻ. Theo nhóm nghiên cứu, điều này cũng đồng nghĩa với việc hệ thống cảm biến sẽ hữu dụng với nhiều loại thực phẩm hơn so với các cảm biến khác trước đây.

Theo số liệu thống kê của trường Cao đẳng Hoàng gia London ở Anh, cứ 3 người tiêu dùng nước này thì có 1 người vứt bỏ thực phẩm đến hạn sử dụng ghi trên bao bì, dù trên thực tế, 60% lượng thực phẩm đó vẫn có thể ăn được mà không gây hại đến sức khỏe.

Tổ chức Lương - Nông Liên Hợp Quốc FAO cảnh báo, mỗi năm, gần 1,3 tỷ tấn thực phẩm thừa bị vứt bỏ tại các nước phát triển. Con số này còn lớn hơn lượng lương thực, thực phẩm cần thiết để nuôi sống 1 tỷ người đang thiếu đói trên hành tinh. Các nhà nghiên cứu còn lo sợ rằng, đến năm 2030, số lượng thực phẩm bị lãng phí sẽ tăng lên khoảng 30%.

Ngoài ra, năng lượng tiêu hao để nuôi trồng các sản phẩm lương thực, thực phẩm mà sau đó bị vứt bỏ, lại tạo ra lượng khí thải nhà kính lớn thứ ba trên thế giới, chỉ sau lượng khí thải của Mỹ và Trung Quốc. Các chuyên gia FAO chỉ ra sự hiểu lầm đối với hạn sử dụng ghi trên các sản phẩm, cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng lãng phí thực phẩm.

FAO cũng chỉ trích nhiều siêu thị phương Tây sẵn sàng vứt bỏ hàng hóa là thực phẩm vẫn an toàn cho người tiêu dùng, chỉ bởi bề ngoài các sản phẩm không còn hoàn hảo nữa.

Đồng thời, FAO khẳng định sự cần thiết phải thay đổi cách thức bán các sản phẩm này, để khắc phục tình trạng lãng phí thực phẩm thừa, FAO cũng chỉ trích nhiều siêu thị phương Tây sẵn sàng vứt bỏ hàng hóa là thực phẩm vẫn an toàn cho người tiêu dùng, chỉ bởi bề ngoài các sản phẩm không còn hoàn hảo nữa.

Theo thống kê tại Thụy Sĩ, hàng năm, trung bình mỗi người dân vứt đi gần 300kg đồ ăn, trong đó bánh mì chiếm 43%, rau, hoa quả (34%) và thịt (19%). Với số liệu tổng kết này, Thụy Sĩ là một trong những quốc gia lãng phí thực phẩm hàng đầu châu Âu.

Phần Lan

Trước đó, nhiều sản phẩm cảm biến phát hiện thực phẩm hỏng cũng đã được các nhà nghiên cứu tung ra thị trường. Chẳng hạn như các nhà khoa học Phần Lan đã phát triển một loại cảm biến có chức năng nhanh chóng phát hiện thực phẩm hỏng. Cảm biến có kích thước rất nhỏ, hoạt động bằng cách phát hiện ra ethanol, một phụ phẩm hóa học làm hư hại thực phẩm. Thiết bị cảm biến được lắp trên lớp bọc ở bao bì thực phẩm. Phát hiện cảm biến được kết nối qua một thẻ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến.

*Cảm biến (vòng tròn nhỏ theo hướng mũi tên trắng), được lắp trên hộp đựng để phát hiện thực phẩm hỏng.*

Công nghệ này có thể đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng, đồng thời giúp các nhà sản xuất cải thiện quy trình kiểm soát chất lượng và giữ độ tươi ngon của sản phẩm.

Đức

Các nhà nghiên cứu Đức đã phát triển thành công một tấm màng cảm ứng đặc biệt, có khả năng đổi màu khi phát hiện thực phẩm đóng gói đã bị hư hỏng. Tấm màng đặc biệt này sẽ đổi màu, từ vàng sang xanh, khi thực phẩm bị hư hỏng.

*Tấm màng cảm ứng chuyển màu từ vàng sang xanh khi thực phẩm bị hư hỏng.*

Tấm màng cảm ứng có thể được đặt trực tiếp vào bên trong bao bì sản phẩm, nơi nó sẽ phản ứng với các amin hữu cơ - những phân tử sinh ra khi thực phẩm, đặc biệt là thịt và cá, phân rã và gây mùi hôi. Khi các amin lẫn vào không khí bên trong bao bì mới, tấm màng cảm ứng phản ứng và chuyển thành màu xanh.

Trang Discovery dẫn lời Anna Hezinger, một thành viên nhóm sáng chế thuộc Viện nghiên cứu Fraunhofer, khẳng định: “Không giống như ngày hết hạn sử dụng in trên bao bì sản phẩm, các thông tin do tấm màng cảm biến cung cấp không dựa trên sự ước đặt, mà căn cứ vào thực tế trạng thái của thực phẩm”.

Nhóm nghiên cứu hiện cũng đang phát triển màng cảm biến với bộ đo đếm gắn liền, giúp các công nhân trong ngành công nghiệp thực phẩm và đóng gói có thể trực tiếp kiểm tra độ tươi mới của các sản phẩm thực phẩm. Bộ đo đếm sẽ phân tích khách quan phản ứng màu sắc của tấm màng cảm ứng và cung cấp đánh giá về độ tươi mới của thực phẩm chính xác hơn.

Các nhà khoa học chế tạo thành công một thẻ điện tử chứa cảm biến có khả năng gửi cảnh báo tới điện thoại thông minh khi nó phát hiện thực phẩm hỏng.

Trung Quốc và Mỹ

Còn nhóm nghiên cứu tại Đại học Nam Kinh (Trung Quốc) và Đại học Texas ở Austin (Mỹ) đã chế tạo một loại cảm biến khí, có khả năng phát hiện các hợp chất amin sinh học (BAs) gây mùi được giải phóng từ thực phẩm bị hỏng. Họ tích hợp cảm biến này vào thẻ Giao tiếp Trường gần (Near Field Communications - NFC) có khả năng truyền tín hiệu không dây qua khoảng cách ngắn, thường nhỏ hơn 10 cm. Thẻ NFC sẽ gửi cảnh báo đến điện thoại thông minh nếu thức ăn đặt cạnh nó bắt đầu phân hủy.

*Thẻ NFC chứa cảm biến có khả năng phát hiện thực phẩm hỏng.*

“Thực phẩm hỏng rất có hại cho sức khỏe. Nhưng đôi khi chúng ta không thể dễ dàng nhận biết được chúng bằng thị giác và khứu giác” - Guihua Yu, thành viên của nhóm nghiên cứu tại Đại học Texas, cho biết. “Vì vậy, mục đích của chúng tôi là phát triển một cảm biến vừa hiệu quả, giá cả lại phải chăng, có khả năng phát hiện thực phẩm ôi thiu với sự trợ giúp của điện thoại di động”.

Trong một thử nghiệm, các nhà khoa học đặt thẻ NFC chứa cảm biến bên cạnh một miếng thịt. Thịt hơi ôi là loại thực phẩm rất có hại, nhưng cũng rất khó để phát hiện. Sau khi thịt được để ở nhiệt độ 28 độ C trong 24 giờ, nhóm nghiên cứu nhận thấy cảm biến đã phát hiện một lượng đáng kể BAs. Cảm biến kích hoạt thành công thẻ NFC và truyền thông tin đến điện thoại thông minh gần đó.

Yu lưu ý rằng, thiết bị cần thêm một thời gian nữa trước khi có mặt trên thị trường.

“Chúng tôi phát triển cảm biến dùng cho hộ gia đình và phục vụ mục đích công nghiệp. Một mặt, cảm biến này có nhiều tiềm năng ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày vì nó rất thuận tiện và chính xác cho người tiêu dùng. Mặt khác, việc sử dụng thiết bị không quá phức tạp, nên có thể áp dụng cho một số cơ sở thực phẩm quy mô lớn” - Yu nói.

Thương Huyền (Tổng hợp)

Xem thêm