طرح تولید نانو حسگرهای پایش کیفیت مواد غذایی
- 16 اسفند 1400
- ۰
- بازدیدها: 380
- دسته بندی:
طرح تولید نانو حسگرهای پایش کیفیت مواد غذایی
نانوحسگر به حسگرهای در مقیاس نانو گفته میشود.این وسیله الکتریکی قابلیت شناسایی محرکهای فیزیکی بسیار خفیف در حد یک نانومتر را دارد. امروزه این وسیله کاربرد زیادی در محیط زیست یافته‌است.نانو حسگرهایی که از سیلیکون ساخته می‌شوند ساعت‌ها در هوا معلق مانده و می‌توانند آلودگی هوا را بررسی کنند. با پیشرفت علم در دنیا و پیدایش تجهیزات الکترونیکی و تحولات عظیمی که در چند دههٔ اخیر و درخلال قرن بیستم به وقوع پیوست نیاز به ساخت حسگرهای دقیق تر، کوچکتر و دارای قابلیتهای بیشتر احساس شد. امروزه از حسگرهایی با حساسیت بالا استفاده میشود به‌طوری‌که در برابر مقادیر ناچیزی از گاز، گرما یا تشعشع حساس‌اند. بالا بردن درجهٔ حساسیت، بهره و دقت این حسگرها به کشف مواد و ابزارهای جدید نیاز دارد. نانو حسگرها، حسگرهایی در ابعاد نانومتری هستند که به خاطرکوچکی و نانومتری بودن ابعادشان از دقت و واکنش‌پذیری بسیار بالایی برخوردارند به‌طوری‌که حتی نسبت به حضور چند اتم از یک گاز هم عکس‌العمل نشان می دهند. حسگر یک وسیله الکتریکی است که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه‌گیری می‌کند و آنها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می نماید. حسگرها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنیای خارج و کسب اطلاعات محیطی و نیز داخلی می‌باشند یا به‌طور کلی ابزارهایی هستند که تحت شرایط خاص از خود واکنشهای پیش‌بینی شده و مورد انتظار نشان می دهند. شاید دماسنج را بتوان جزء اولین حسگرهایی که بشر ساخت به حساب آورد. با توجه به وجود آمدن وسایل الکترونیکی و تحولات عظیمی که در چند دهه اخیر و در خلال قرن بیستم به وقوع پیوسته است، امروزه نیاز به ساخت حسگرهای دقیق‌تر، کوچکتر و با قابلیتهای بیشتر احساس میشود
دامنه بازار حسگرهای مورد نیاز صنایع غذایی بسیار وسیع است. در تمامی فرآیند صنعتی از ماده خام تا مرحله تولید محصول نهایی، کنترل، یک فرآیند ضروری است تا بتوان محصولاتی تازه، خوش‌طعم و سالم به‌دست مصرف‌کننده رساند. از سویی دیگر، دولت‌ها استانداردهایی را برای تولید و بسته‌بندی مواد غذایی تعیین کرده‌اند و مدام درحال بهبود این قوانین هستند.
نانوحسگرهای مورد نیاز در صنایع غذایی
حسگرها نقشی حیاتی در افزایش بهره‌وری یا طول عمر مواد غذایی دارند. حسگرها باید این توانایی را داشته باشند که وضعیت مواد غذایی مانند میزان مواد مغذی، آلودگی یا تازه بودن مواد غذایی را در مقادیر کم تشخیص دهد که حسگرهای معمول، این قابلیت‌ها را به خوبی ندارند. بسیاری از آنالیزهای مربوط به مواد غذایی به‌وسیله روش‌های کروماتوگرافی انجام میشود که این روش‌ها نیاز به آماده‌سازی نمونه در آزمایشگاه دارند، همچنین روش‌هایی گران‌قیمت محسوب می‌شوند. امروزه استفاده از نانوحسگرها می‌تواند مشکلات بسیاری از حسگرهای معمولی را کنار بزند. حوزه نانوحسگرهای صنعت غذا به نسبت جدید است. در دهه‌های گذشته بسیاری از شرکت‌ها بر روی کنترل کیفیت محصولات متمرکز شده‌اند، با توجه به شرایط نگهداری و فرآیند تولید مواد غذایی، این موضوع برای صنایع تولیدی یا بسته‌بندی بسیار بااهمیت است. نانوحسگرها را میتوان در ۳ مرحله اصلی شامل مواد خام غذایی، فرآیند تولید و محصولات بسته‌بندی شده به‌کار برد. برخی از این نانوحسگرها می‌توانند در تعیین زمان مناسب برای برداشت محصولات کشاورزی به کشاورزان کمک کنند.
همچنین ممکن است خیلی از محصولات غذایی قبل از تاریخ انقضاء به دلیل شرایط بد نگهداری، کیفیت خود را از دست دهند و یا برعکس، بعد از تاریخ انقضاء، به دلیل شرایط خوب نگهداری، محصولات غذایی هنوز دارای کیفیت بسیار مطلوبی باشند. نانوحسگرها می‌توانند وضعیت غذای بسته‌بندی را مورد ارزیابی قرار دهند تا مطمئن شد که محصولات برای مصرف‌کننده‌ها مناسب هستند یا خیر. وجود چنین سامانه‌هایی، می‌تواند بر روی برنامه‌ریزی بودجه و درآمد کارخانه‌ها، آثار مثبتی بگذارد، به نوعی که هم به سود مصرف‌کننده و هم تولیدکننده باشد. نانوحسگرهای مورد استفاده در صنایع غذایی و آشامیدنی از نظر طراحی و ساخت بسیار متنوع هستند. مهمترین نانوحسگرهایی که در این صنعت بیش از دیگر نانوحسگرها مورد توجه قرار گرفته‌اند، عبارتند از
– نانوحسگرهای بینی الکترونیکی یا زبان الکترونیکی
– نانوحسگرهای جوهر هوشمند اکسیژن سنج
– نانوحسگرهای RFID
– نانوحسگر بینی الکترونیکی یا زبان الکترونیکی
این نوع از حسگرها، مانند بینی یا زبان حساس سگ عمل می‌کنند. میتوان با استفاده از نانو مواد یا سطوح نانویی، جایگاه‌های منحصربه‌فردی برای اتصال هر ماده یا مولکول بر روی حسگر به وجود آورد تا علامت اختصاصی برای شناسایی هر ماده تولید کند. این حسگرها نسبت به چندین نوع مولکول شیمیایی حساس هستند و می‌توانند به طور همزمان، مقادیر مختلفی از مولکول‌ها را اندازه‌گیری کنند. زبان الکترونیکی نیز مانند بینی الکترونیکی با استفاده از نانو مواد موجود در سطح حسگر، جایگاه ویژه‌ای برای هر مولکول شیمیایی ایجاد می‌کند. از طریق اتصال مولکول‌های شیمیایی به جایگاه ویژه، علامت‌های مربوط به هر مولکول تولید میشود تا از این طریق نوع و مقدار مواد شیمیایی را تشخیص دهد. برخلاف نانوحسگر بینی الکترونیکی که برای شناسایی مولکول‌های گازی به‌کار میرود، نانوحسگر زبان الکترونیکی بیشتر به عنوان حسگر محلول‌ها استفاده میشود. این حسگرها در کنترل کیفیت محصولات آشامیدنی مثل انواع آب میوه یا نوشیدنی‌های گازدار بااهمیت خواهد بود. بینی الکترونیکی، جزو حسگرهای گازی به شمار میرود. سامانه‌های بینی الکترونیکی می‌تواند در صنعت غذا، وضعیت فساد و آلودگی را تشخیص دهد. تشخیص خواص فیزیکی- شیمیایی میوه‌ها مثل تغییر در عطر توت‌فرنگی به دلیل رطوبت‌گیری میوه، می‌تواند به‌وسیله بینی الکترونیکی گزارش شود. فناوری بینی الکترونیکی می‌تواند به منظور نظارت و کنترل فرآیند تولید استفاده شود. به عنوان مثال نظارت بر یک مرحله خاص، مثل پخت مواد غذایی از طریق اندازه‌گیری بوی محصول در حال پخت، بسیار صحیح‌تر از روش کنترل دما و زمان خواهد بود، چراکه مواد اولیه خام به دلیل تنوع تامین‌کنندگان، مشابه نیستند و نیاز به روش‌های بهتری برای کنترل فرآیند است. (طرح تولید نانو حسگرهای پایش کیفیت مواد غذایی)
نانوحسگرهای جوهر هوشمند اکسیژن‌سنج
بسیاری از نانوحسگرها می‌توانند برای تعیین وضعیت هوای درون بسته‌بندی غذایی مورد استفاده قرار گیرند تا شرایط میکروبی و شیمیایی مواد غذایی را تعیین کند. عامل اصلی فساد مواد غذایی در بیشتر موارد وجود اکسیژن در فضای اتمسفری است؛ زیرا رشد کپک‌ها و رشد باکتری‌های هوازی در حضور اکسیژن رخ می‌دهد. در طول نگهداری بسته‌های مواد غذایی، مقداری اکسیژن وارد بسته‌بندی میشود.
اکسیژن باقیمانده در بسته‌بندی ماده غذایی و همچنین اکسیژنی که بعد از منافذ فیلم بسته‌بندی وارد بسته میشود نسبت به مواد غذایی واکنش نشان داده و آثار نامطلوبی از خود برجای می‌گذارد و درنهایت باعث افت کیفیت و عمر انبارداری ماده غذایی
میشود.
امروزه جوهرهای هوشمند نانویی به منظور تشخیص وضعیت اکسیژن درون بسته‌بندی غذایی استفاده میشود تا از طریق تغییر رنگ جوهر، مصرف‌کننده و فروشنده از وضعیت هریک از محصولات غذایی مطلع شوند.
این جوهرها، ماده نانویی لایه‌ای نازک هستند که روی پوشش پلاستیکی بسته‌بندی مواد غذایی قرار داده می‌شوند و نسبت به اکسیژن موجود در بسته‌بندی‌های غذایی واکنش داده و تغییر رنگ می‌دهند.
نانوحسگرهای RFID
سامانه‌های (آراف‌آی‌دی) از علامت‌های الکترونیکی و الکترومغناطیسی برای خواندن و نوشتن داده‌ها بدون تماس بهره‌گیری می‌کنند.
به‌طور کلی شناسایی خودکار و نگهداری داده‌ها روشی است که در آن تجهیزات، خواه سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری، قادر به خواندن و تشخیص داده‌ها بدون کمک گرفتن از یک فرد هستند.
بارکدها، کدهای دو بعدی، سامانه شناسایی با استفاده از فرکانس رادیویی ازجمله راهکارها در این زمینه هستند. با فناوری جدید (آراف‌آی‌دی)، مشتری سبد کالای خود را برمی‌دارد و بدون اینکه مجبور به ایستادن در صف‌های طولانی شود یا حتی بدون اینکه مجبور باشد، اقلام خریداری شده را به صندوق‌دار یا نگهبان نشان دهد، از در فروشگاه خارج میشود، چراکه شناسه روی کالا دیگر بارکد نیست بلکه از نوع (آراف‌آی‌دی) است و خودش با فرستادن علائم رادیویی تمامی اطلاعات جاری خود از قبیل تعداد، قیمت، وزن و… را به کامپیوترهای موجود در درهای خروجی مخابره می‌کند.
(آراف‌آی‌دی)های امروزی گران نرخ هستند و به طور معمول اندازه برچسب آنها برای برخی کالاها بزرگ است. فناوری نانو باعث بهبود کارآیی (آراف‌آی‌دی)ها شده و منجربه تولید (آراف‌آی‌دی)هایی ارزان‌تر، کوچکتر، انعطاف‌پذیرتر و با قابلیت چندکاره شده است.
برخی از حسگرهای (آراف‌آی‌دی) نانویی می‌تواند با حسگرهای دیگر مثل نانوحسگر جوهر هوشمند اکسیژن سنج ترکیب شود تا هر کالا، وضعیت ماندگاری خود را به فروشنده اعلام کند و در صورت خراب شدن یکی از کالاها از میان صدها کالای دیگر، به راحتی شناسایی شود.
کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید نانو حسگرهای پایش کیفیت مواد غذایی
با جستجو در اطلاعات گمرک تا امروز تعرفه گمرکی اختصاصی به این محصول اختصاص نیافته لذا میزان واردات و صادرات آن نا مشخص میباشد.
تقاضای بازار (مشتریان)
یکی از مهمترین محصولات این پروژه کیت تشخیص بقایای آنتی بیوتیک تتراسایکلین در شیر بر پایه فناوری کریستال مایع است. مشتریان اصلی این زیست حسگر، شبکه دامپزشکی، کارخانجات لبنی، مراکز جمع آوری شیر، معاونت غذا و دارو و آزمایشگاه های خصوصی مواد غذایی هستند که تقاضای سالانه آنها برای این کیت بیش از ۸ میلیون عدد برآورد میشود
عرضه بازار (رقبا)
در حال حاضر نیاز کشور به کیت های تشخیص بقایای آنتی بیوتیک تتراسایکلین به طور کامل از طریق واردات کیت های نواری و یا الایزا از دو کشور بلژیک و اسپانیا تامین میگردد و هیچ تولیدکننده ای در داخل کشور برای آن وجود ندارد. برای تولید نانوحسگرهای حساس به pH نیز هیچ واحد فعالی در کشور وجود ندارد. اما در خصوص “نانوحسگرهای حساس به حرارت” باید گفت که این محصول حتی مشابه خارجی نیز ندارد. در مورد حسگرهای کاغذی تشخیص افزودنیهای غیرمجاز (نیتریت، پروکسید، بالنکیت) نیز باید گفت که این محصول در داخل کشور تولید نمی شوند. تنها بعضی از نمونه ها با کاربرد محدود این حسگرها از کشورهای انگلستان، آمریکا و چین به قیمت هر بسته نمونه معادل ۳ میلیون ریال وارد کشور میشود.
پیش بینی رشد آتی بازار
اقبال روزافزون عموم مردم به مصرف مواد غذایی سالم و باکیفیت و گسترش آگاهی عمومی نسبت به مضرات سموم و افزودنی های غیرمجاز غذایی سبب شده است که بسیاری از مصرف کنندگان متقاضی ابزاری برای پایش کیفیت مواد غذایی باشند. از این رو انتظار میرود محصول این پروژه به طور همزمان هم مورد توجه مصرف کنندگان مواد غذایی و هم مورد عنایت تولیدکنندگانی قرارگیرد که قصد دارد کیفیت متمایز و سالم بودن محصولات خود را به مصرف کنندگان علامت دهند. این مساله به ویژه در استان خراسان رضوی به عنوان کانون تولید موادغذایی در شرق کشور اهمیت دارد.
اهمیت تولید این محصول
عوارض جبران ناپذیر مصرف آنتی بیوتیک ها در دام و همچنین مصرف افزودنی های غیرمجاز در محصولات غذایی بر سلامت جامعه مهمترین دلیل اهمیت توسعه این محصول دانش بنیان است.
مضافاً اینکه این محصول برای اولین بار در کشور معرفی شده، در مواردی فاقد نمونه خارجی بوده و در مواردی که دارای نمونه خارجی است، ضمن برابری در کیفیت از قیمت ارزانتری برخوردار است. برخورداری از تکنولوژی و دانش فنی و دسترسی به نیروی متخصص در تولید از عواملی است که با اتکا به آن میتوان برای صادرات این محصول به کشورهای دیگر برنامه ریزی کرد.
مشوق ها یا حمایت های دولتی
با توجه به اینکه این محصول یک محصول دانش بنیان است، از اعتبارات معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری و همچنین برخی مشوق های مالیاتی برای شرکت های دانش بنیان بهره مند است
پیش بینی وضعیت سرمایه گذاری طرح تولید نانو حسگرهای پایش کیفیت مواد غذایی
ظرفیت زیست حسگر کریستال مایع: ۱۰۰۰ کیت
ظرفیت نانو حسگر حساس پی اچ: ۶۰۰.۰۰۰ عدد
ظرفیت نانو حسگرهای حساس به حرارت: ۶۰۰.۰۰۰ عدد
ظرفیت حسگر کاغذی تشخیص افزودنی های غیر مجاز: ۵۴۰.۰۰۰ بسته
نرخ برابری دلار: ۲۶۰۰۰ تومان
مساحت زمین موردنیاز: ۲۵۰۰ مترمربع
زیربنای کل: ۱۰۰۰ مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز: ۲۰ نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت: ۱۶ میلیارد تومان (بدون احتساب هزینه زمین)
ارزش ماشین آلات و تجهیزات: ۷.۵ میلیارد تومان
نرخ بازده داخلی در سال مبنا: ۴۰ درصد
درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید:
دیدگاه خود را ثبت کنید