Проекты

Персонифицированная упаковка на основе трековых мембран для продуктов питания. Моделирование газодинамической системы

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Агротехнологии. Селекция и семеноводство. Органическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Пищевые технологии
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1387
Предметы: Физика, Биология, Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 04−05 апреля 2019 года

Актуальность

Темой проекта является использование нового наноматериала, трековой мембраны, при создании упаковки, и разработка связанной с этим физической модели.

Применение упаковки даст высокий экономический эффект, такой как увеличение срока хранения в 2 раза по сравнению с существующим для свежих овощей, значительно увеличит привлекательность продукта для сетевых магазинов.

При изготовлении отсутствуют консерванты.

Цель работы: доказать возможность и исследовать целесообразность использования трековых мембран для упаковки фруктов и овощей.

Задачи

  • Описать математическую модель физико-биологических процессов, происходящих в пакете, в который упакованы фрукты и овощи.
  • Построить прибор, способный проводить измерения параметров газовой среды.
  • Определить параметры (коэффициенты), достаточные для моделирования процессов, происходящих при упаковке фруктов и овощей.
  • Построить оптимальную модель, описывающую достаточно точно физико-химические процессы, происходящие при хранении во времени.

Содержание работы

Для определения оптимальных параметров системы и более быстрого получения предварительных, но достаточно точных результатов была построена полная модель газодинамических процессов, проведена экстраполяция модели, дающая ещё более точные результаты за счёт отхода от неисследованных и неопределенных до конца параметров системы.

Для определения параметров газодинамической системы была сконструирована система телеметрии на базе прецизионных маломощных датчиков (использующих квантовые и электрохимические процессы) концентрации газов, температуры, давления и влажности с использованием контроллера ARDUINO и радиосвязи для передачи данных на компьютер.

Результаты

  1. Создан новый вид упаковки для хранения овощей и фруктов на основе трековых мембран.
  2. Показаны высокие преимущества хранения яблок в различных условиях с увеличением срока хранение не менее чем в 2 раза (в среднем в 3 раза) по сравнению даже с модифицированной газовой средой.
  3. Изучены и смоделированы газодинамические и биологические процессы, происходящие в упаковке.

Создан микроконтроллер с высокоселективными сенсорами для высокодинамичных систем в целях исследований газопроницаемости в мембранах, а также газообменных процессов в свежих овощах и фруктах.