«Электронный нос» поможет контролировать качество пищевого пластика

Газоаналитическая система сможет определить наличие и природу запаха у пластика и выявить этап производства, где произошло нарушение технологии

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.

Naked-science.ru.