"Ученым удалось сократить потери молока благодаря новому оптическому спектрометру на микрочипе"

Исследование, проведенное учеными из Эдинбургского университета, указывает на то, что один из шести литров молока, произведенного во всем мире, пропадает впустую. Первопричину этого явления можно обнаружить на начальном этапе производственного процесса.

Каждая молочная ферма в мире ежедневно выбрасывает в канализацию приблизительно 10 000 литров молока в качестве промывочной жидкости для труб, по которым молоко перемещается по производственному предприятию и упаковывается в картонные коробки. В результате такой процедуры молочные заводы гарантируют, что любые остатки чистящих средств, использованные для промывки труб между производственными циклами, полностью смываются вместе с молоком в канализацию перед началом нового производства.

Консорциум Nexus, состоящий из исследователей Технического университета Дании (DTU) и трех технологических компаний, объединил свои усилия, чтобы предложить альтернативу сливанию молока в канализацию, как сообщает Магнус Стенаа Йенсен в релизе DTU.

Эти сотрудники разработали сверхкомпактный оптический спектрометр в форме микрочипа, который способен определить количество жидкости, жира и белка в трубах. Таким образом можно определить, есть ли остатки молока от предыдущего производственного цикла или чистящие средства и в каких количествах.

Наличие остатков старого молока в трубах после процедуры очистки является неприемлемым. В соответствии с жесткими правилами очистки на молочных заводах все трубы должны быть тщательно промыты чистящей жидкостью и водой перед началом нового производства. Однако здесь возникает проблема.

После процедуры очистки невозможно установить, остались ли какие-либо остатки в трубах, которые, естественно, не должны загрязнять новое производство. Чтобы устранить любые сомнения, большие объемы готового к употреблению молока сливаются через трубы в канализацию перед началом нового производства.

Эта процедура не только занимает много времени, но также является затратной и неблагоприятной для окружающей среды. Когда речь идет о вопросе климата, пролитое молоко вызывает дополнительный сожаление: метан, выделяемый крупными рогатыми скотами, является одним из основных вредителей климата. И хотя выбросы от говядины существенно превышают выбросы от молока, данные Our World in Data показывают, что на один литр молока приходится в среднем 3,15 кг эквивалента CO2 по всему миру.

Эквиваленты CO2 представляют собой универсальную единицу измерения парниковых газов, которые позволяют их сравнивать. Это необходимо, так как разные продукты вносят различный вклад в глобальное потепление. Например, данные Our World in Data показывают, что для миндального молока и соевого молока эквиваленты CO2 составляют соответственно 0,70 кг и 0,98 кг на литр.

Если умножить 3,15 кг эквивалента CO2 для коровьего молока на 10 000 каждый день для каждой молочной фермы в мире, то получим огромное количество выбросов парниковых газов, от которых мы получаем только отходы.

«Мы хотим создать продукт, который будет экономически выгоден для нас и молочных ферм, а также полезен для нашей планеты», - говорит Сёрен Стоббе, профессор DTU Electro и руководитель проекта Nexus.

На молочных заводах обычно можно увидеть установки с помощью трудов и датчиков. Работники молочных заводов могут точно контролировать скорость потока молока, а также его температуру и давление. Однако определить, что именно проходит по трубам, для работников молочного завода является гораздо более сложной задачей. Это связано с тем, что существующие спектрометры слишком громоздкие и дорогостоящие, чтобы быть конкурентоспособными.

«Существующие спектрометры, используемые на молочных заводах, стоят около 100 000 евро каждый. Поэтому невозможно установить сотни точек измерения, так как это слишком дорого. Идея нашего решения заключается в создании маленьких, компактных и доступных спектрометров, что позволит установить гораздо больше точек измерения и определить, когда трубы готовы для следующего производственного цикла», - говорит Стоббе.

Новый спектрометр, основанный на передовой нанотехнологии, обладает уникальными возможностями по уменьшению размера и стоимости данной технологии. Однако есть ряд факторов, которые необходимо учесть.

«Мы должны убедиться, что наши микрочипы не содержат редких материалов и могут быть произведены в соответствии с требованиями. Кроме того, наша технология должна быть энергоэффективной и работать круглосуточно. Мы считаем, что наше решение сможет удовлетворить все эти требования», - поясняет Стоббе.

В настоящее время технология находится на стадии тестирования, однако команда проекта полагает на нее большие надежды и считает, что она может быть полезна не только в области пищевых отходов.

«Я отношусь к проекту очень оптимистично. Нам предстоит проделать большую работу по коммерциализации нашего спектрометра. Сейчас мы продемонстрировали концепцию спектрометра, и она работает достаточно хорошо. К счастью, кажется, что мы сможем решить оставшиеся проблемы», - отмечает исследователь.

Команда проекта надеется, что оптический спектрометр станет полезным инструментом в тех странах, где охрана безопасности и контроль за пищевыми продуктами не являются приоритетом. Если эти страны начнут использовать доступное решение в виде микрочипов для управления производством пищевых продуктов и определения компонентов, которым нет места в производственном процессе, уровень защиты здоровья потребителей повысится.