Технология «электронного носа» поможет контролировать качество пищевого пластика
Ученые из Сколтеха совместно с исследовательским центром «СИБУР ПолиЛаб» и авторами из других университетов и организаций представили результаты работы над проектом по использованию технологии «электронного носа» для контроля качества и соблюдения технологии производства пищевого пластика. Группа ученых предложила метод оценки потребительских качеств переработанного пластика, распознавания его запаха и идентификации источника пластика по запаху с помощью «электронного носа». Используя данные оценки запаха пластика экспертной панелью, исследователи предложили модель, позволяющую использовать «электронный нос» вместо человека в заводской лаборатории.
Исследование опубликовано в журнале Journal of Cleaner Production. «Электронный нос» состоит из линейки газовых сенсоров и использует алгоритмы распознавания образов для точной идентификации запаха, что имитирует работу обонятельной системы человека. Разница в том, что «электронный нос», в отличие от носа человека, может реагировать не только на вещества обладающие запахом.
К пластику для упаковки продуктов и фармацевтических препаратов предъявляются высокие требования по качеству и безопасности. Он не должен иметь постороннего запаха, который сигнализирует о наличии в образце вредных для человека химических веществ. Появление запаха также может свидетельствовать об отклонении от технологии производства полимеров.
«Мы рассчитываем, что разработанная нами газоаналитическая система сможет не только определить наличие и природу запаха у пластика, но и позволит понять, на каком этапе производства могло произойти нарушение технологии, чтобы его исправить. Обычно для контроля запаха пластика собираются экспертные панели, в состав которых входят подготовленные сотрудники производства, но это не всегда дает объективный результат и сложно автоматизируется. К тому же, «электронный нос» позволяет классифицировать тип полимера в основе пластика.
Внедрение такой технологии не потребует существенной модернизации производственных линий», — объясняет Федор Федоров, старший преподаватель Сколтеха и соавтор исследования. Для оценки запаха первичных и вторичных (переработанных) образцов полимеров разной природы использовали газоаналитическую систему, чувствительным материалом в которой был оксид цинка, допированный алюминием. Пары органических соединений, выделяемые образцами первичного и вторичного пластика, меняли сопротивления сенсоров на основе выбранного чувствительного материала, давая «отпечаток пальца» запаха полимера. Выделяемые вещества также оценивались с помощью парофазной хроматографии и масс-спектрометрии.
«При обработке данных мы применяли методы уменьшения размерности пространства — линейный дискриминантный анализ и метод главных компонент, а также метод машинного обучения Random Forest для классификации изучаемых полимерных составов», — добавляет Валерий Зайцев, аспирант Сколтеха и соавтор работы.
Результаты исследования также вносят вклад в решение глобальной проблемы чрезмерного использования пластика. Один из способов сокращения его объёмов — применение вторичного пластика, однако в производстве пищевой упаковки оно сейчас ограничено, при этом вторичный пластик может быть использован в других областях. Тем не менее, используемые вторичные материалы могут содержать опасные для человека вещества. Исследователи надеются, что уже скоро «электронный нос» научится не только определять источник вторичного пластика, но и его компонентный состав, что поможет решить эту проблему.
«Подобная работа требует компетенций как в области материаловедения, так и сенсорики и машинного обучения, которые накоплены в нашей лаборатории. Мы видим большой научный и прикладной потенциал, включая важный экологический аспект проблемы. Полагаем, что наши результаты будут востребованы для контроля качества продуктов в разных отраслях промышленности не только в России, но и других странах», — рассказывает профессор, руководитель лаборатории наноматериалов Сколтеха и соавтор работы Альберт Насибулин. Результаты работы стали важной частью совместного проекта Сколтеха и первого в России исследовательского центра для разработки и тестирования продуктов из полимеров «СИБУР ПолиЛаб».
«Мы очень рады сотрудничеству с компанией «СИБУР» и считаем его успешным примером взаимодействия науки и бизнеса. Нам удалось не только провести исследование, но и представить его результаты на конференции, создать макетный образец, который включает «электронный нос» и пневматическую систему подачи газов. Это подкреплено совместной заявкой на патент», — добавляет Федоров.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Считается, что современная музыка стала простой и даже примитивной. Ученые из Италии математически проверили эту гипотезу и подтвердили, что даже самые сложные жанры со временем стали дрейфовать к простоте и повторам одних и тех же составляющих.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно