El presente artículo, que nos comparte una estimada colega, fue escrito por Monifa Thomas-Nguyen, publicado en el boletín de noticias de la Southern Methodist University (SMU) y traducido por nosotros para este espacio. Veamos de qué se trata…

Olvídese de esa fecha de caducidad en su salmón o yogur. Una estudiante de posgrado de la SMU ha desarrollado un sensor de pH en miniatura que puede indicar cuándo la comida se ha echado a perder en tiempo real.

El sensor de pH flexible tiene solo dos milímetros de largo y 10 milímetros de ancho, lo que hace posible incorporar el sensor en los métodos actuales de envasado de alimentos, como el envoltorio de plástico. Las industrias suelen utilizar medidores mucho más voluminosos, de aproximadamente una pulgada de largo por cinco de alto, para medir los niveles de pH, por lo que no son adecuados para incluirlos en cada paquete de alimentos para monitorear su caducidad en tiempo real.

"Los sensores de pH que desarrollamos funcionan como un pequeño dispositivo inalámbrico de identificación por radiofrecuencia, similar a lo que encuentra dentro de la etiqueta de su equipaje después de que se haya revisado en los aeropuertos o en las tarjetas o gafetes de identificación de su trabajo o universidad. Cada vez que un paquete de alimentos con nuestro dispositivo pasa por un punto de control, como centros de logística de envío, puertos, puertas o entradas de supermercados, podrían escanearse y los datos podrían enviarse a un servidor o dispositivo que rastrea sus niveles de pH", dijo Khengdauliu Chawang, Ph.D. estudiante de la Escuela de Ingeniería Lyle de SMU y creadora principal del dispositivo. "Tal configuración permitiría el monitoreo continuo del pH y detectaría con precisión los límites de caducidad a lo largo de toda la cadena productiva, desde las granjas hasta las casas de los consumidores".

Aproximadamente mil 300 millones de toneladas métricas de alimentos producidos en todo el mundo se desperdician cada año (no se consumen y se tiran a la basura), según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Casi el 40 por ciento de los alimentos, aproximadamente 130 mil millones de comidas, se desperdicia en los Estados Unidos, según estimaciones de Feeding America.

La creación del dispositivo fue una cuestión personal para Chawang, una estudiante graduada de Ingeniería Eléctrica e Informática originaria de Nagaland, una región remota de la India donde la población depende en gran medida de los cultivos agrícolas.

"El desperdicio de alimentos en Nagaland significa niños desnutridos y trabajo de campo adicional para los ancianos para compensar la pérdida", dijo Chawang. "La necesidad de evitar el desperdicio de alimentos me motivó a pensar en un dispositivo que no sea caro ni laborioso de desarrollar, que sea desechable y que pueda detectar los niveles de frescura".

El desperdicio de alimentos no solo contribuye a la inseguridad alimentaria y a la pérdida de ganancias de los fabricantes de alimentos, sino que el desperdicio de alimentos también es malo para el medio ambiente. El transporte de toda esa comida no consumida en los E.E.U.U. genera aproximadamente la misma cantidad de emisiones de dióxido de carbono en la atmósfera que 42 centrales eléctricas de carbón, informó la EPA de EE. UU. en 2021.

El concurso Big Ideas del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) en el Congreso de Sensores IEEE de 2022 honró a Chawang con el reconocimiento Best Women-owned Business Pitch por su invento, que construyó con el apoyo de J.-C. Chiao, profesor de la cátedra Centenario de Mary y Richard Templeton y profesor en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Escuela Lyle.

Cómo funciona

La fecha de caducidad de los alimentos está directamente relacionada con los niveles de pH, explicó Chawang. Por ejemplo, los alimentos con un nivel de pH superior al rango normal indican alimentos en mal estado, ya que los hongos y las bacterias prosperan en ambientes de pH alto. Por lo tanto, los cambios repentinos de pH en el almacenamiento de alimentos durante la producción y el envío pueden indicar un posible deterioro de los alimentos.

El nivel de pH se mide por la concentración de iones de hidrógeno que se encuentran en una sustancia o solución.

Debido a que los iones de hidrógeno son moléculas cargadas eléctricamente, los electrodos dentro del sensor de pH de Chawang pueden detectar la carga eléctrica generada por la concentración de iones de hidrógeno dentro de los alimentos, convirtiendo el nivel en valores de pH utilizando lo que se conoce como la ecuación de Nernst.

El sensor de pH se probó con éxito en alimentos como pescado, frutas, leche y miel, dijo Chawang. Se están haciendo más pruebas.

El sensor está fabricado con una cantidad muy pequeña de materiales biocompatibles y utiliza tecnologías de impresión en películas flexibles.

"Todo el proceso es similar a la impresión de periódicos. El procesamiento no requiere equipos costosos ni un entorno de sala limpia de semiconductores", dijo el profesor Chiao. "Por lo tanto, los costos son bajos y hacen que el sensor sea desechable".

Chiao y el estudiante de posgrado Chawang están investigando si el dispositivo de electrodos que han desarrollado para monitorear los alimentos también podría usarse para garantizar una fermentación confiable para el queso y el vino. Además, la misma tecnología podría tener aplicaciones potenciales en la detección de signos de advertencia tempranos de sepsis o infección de heridas cuando se usan en la piel, dijo Chawang.

Chiao, quien se unió a la facultad de SMU en 2018, es ampliamente reconocido por su investigación en el uso de ondas electromagnéticas en aplicaciones médicas, incluidos los sistemas de manejo del dolor de circuito cerrado y el manejo de la motilidad gástrica.

Proporcionado por la Universidad Metodista del Sur

Fuente: https://www.smu.edu/News/Research/Food-spoilage-sensor