CN105866204A - 基于气调包装下冰鲜鸡肉的可打印型传感器及检测方法 - Google Patents

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CN105866204A CN201610202068.7A CN201610202068A CN105866204A CN 105866204 A CN105866204 A CN 105866204A CN 201610202068 A CN201610202068 A CN 201610202068A CN 105866204 A CN105866204 A CN 105866204A
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周鹏
刘娇
张小栓
李兴民
李文康
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Abstract

本发明提供一种基于气调包装下冰鲜鸡肉的可打印型传感器及检测方法，传感器包括：包括基底，在所述基底上设置有平面线圈天线、电容、工作电极和CuAc反应膜，其中，所述平面线圈天线、电容和工作电极均电连接，在所述工作电极上方设置有CuAc反应膜。本发明提供的硫化氢气体传感器，采用喷墨打印技术制作，并将传感器设置在气调包装内，通过CuAc反应膜与硫化氢气体进行反应，从而改变线圈、电容和电极回路中的阻抗，通过用EAS读写装置向传感器发送特定频率的信号，而阻抗的变化会改变EAS读写装置接收到的频率信号，通过发送和接收频率信号的对比，得到硫化氢气体浓度，从而获知冰鲜鸡肉品质信息，达到快速从检测硫化氢浓度来检测冰鲜鸡肉品质的目的。

Description

基于气调包装下冰鲜鸡肉的可打印型传感器及检测方法
技术领域
本发明涉及生物电化学气体检测技术领域，尤其涉及一种适用于气调包装下冰鲜鸡肉的可打印型硫化氢气体传感器及检测方法。
背景技术
冰鲜鸡肉具有新鲜、保质期长、营养价值高、卫生安全、食用方便、质地组织好、滋味鲜美等特点。
冰鲜鸡肉是一种高度易腐食品，尽管通过冷链运输及存储销售，但通常一周内腐败变质，不能食用。易腐性是影响冰鲜鸡肉品质的关键因素，在冷链运输过程中及销售过程中容易出现腐烂变质的问题。
对于冰鲜鸡肉，通常含硫细菌代谢产物限制了货架期，期间会产生硫化氢气体。在气调包装条件下，硫化氢被认为是一种最突出的挥发性代谢产物。因此可以通过检测硫化氢浓度来检测冰鲜鸡肉的质量。
发明内容
本发明提供一种基于气调包装下冰鲜鸡肉的可打印型传感器及检测方法，用于检测硫化氢浓度来检测冰鲜鸡肉的质量。
本发明提供一种基于气调包装下冰鲜鸡肉的可打印型传感器，包括：包括基底，在所述基底上设置有平面线圈天线、电容、工作电极和CuAc反应膜，其中，所述平面线圈天线、电容和工作电极均电连接，在所述工作电极上方设置有CuAc反应膜。
优选地，还包括片式电阻器，所述片式电阻器与电容、工作电极和平面线圈天线电连接。
优选地，所述基底为聚二苯甲酸乙二醇脂基底，其表面采用蚀刻技术设有铜层。
优选地，所述铜层为15‐18μm。
优选地，所述工作电极为采用喷墨打印机打印银离子油墨且打印间距为200μm的交叉电极，所述工作电极的表面设有聚四氟乙烯层。
优选地，所述CuAc反应膜为通过喷墨打印机打印CuAc油墨、打印间距在20‐30μm形成的两层反应膜，每一层的厚度为0.1‐0.2μm。
优选地，所述平面线圈天线、电容和工作电极之间通过铜接触垫电连接。
优选地，所述铜接触垫上镀有金层和镍层。
优选地，所述线圈为方形，所述线圈的尺寸为(2.8‐3.2)cm*(3.8‐4.2)cm。
第二方面，本发明提供一种基于上述传感器的检测方法，包括：
EAS读写装置向所述传感器发送电磁波；
传感器接收到电磁波后以使电路回路产生电流，并基于回路中的电阻在硫化氢与CuAc发生反应的情况下发生变化产生阻抗信号的情况下，向EAS读写装置发出与变化的阻抗信号对应的频率信号；
根据EAS读写装置发射和返回来的两个频率信号的偏差得到硫化氢气体浓度的信息；
根据硫化氢气体浓度与肠杆菌科的数量的对应关系获得冰鲜鸡肉品质信息。
由上述技术方案可知，本发明提供的基于气调包装下冰鲜鸡肉的可打印型传感器及检测方法，可打印型硫化氢气体传感器采用喷墨打印技术制作，并将可打印型硫化氢气体传感器设置在气调包装下冰鲜鸡肉包装盒或包装袋内，通过CuAc反应膜与冰鲜鸡肉腐败变质产生的硫化氢气体进行反应，从而改变线圈、电容和电极回路中的阻抗，通过用EAS读写装置向传感器发送特定频率的信号，而阻抗的变化会改变EAS读写装置接收到的频率信号，通过发送和接收频率信号的对比，得到硫化氢气体浓度，从而获知冰鲜鸡肉的品质信息，达到快速从检测硫化氢浓度来检测冰鲜鸡肉品质的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的基于气调包装下冰鲜鸡肉的可打印型硫化氢气体传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例2提供的检测方法的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1示出了本发明实施例1提供一种基于气调包装下冰鲜鸡肉的可打印型硫化氢气体传感器，包括：包括基底10，在所述基底上设置有平面线圈天线5、电容8、工作电极1和CuAc反应膜3，其中，所述平面线圈天线、电容和工作电极均电连接，在所述工作电极上方设置有CuAc反应膜。本气体传感器采用喷墨打印技术，可放置在冰鲜鸡肉的气调包装盒或包装袋上，当需要对包装盒或包装袋内的鸡肉进行质量检测时，只需对传感器发送一个EAS读写装置检测信号，传感器上的平面线圈天线接收到检测信号，产生电流，从而使平面线圈天线、电容和工作电极产生回路，而CuAc反应膜由于与硫化氢气体产生化学反应，导致回路的阻抗发生变化，EAS读写装置在接收到返回来的信号，返回来的信号频率与发送的信号频率存在偏差，通过分析这种偏差得到硫化氢气体浓度信息，从而获知冰鲜鸡肉的品质信息，达到快速从检测硫化氢浓度来检测冰鲜鸡肉品质的目的。。另外，本传感器还包括片式电阻器9，所述片式电阻器与电容、工作电极和平面线圈天线电连接。所述片式电阻器的存在能够在电容、电阻和电感值发送变化时，可以平衡电路信号，使传感器工作在合适的频率上。
所述基底为聚二苯甲酸乙二醇脂基底，能够很好的防止高水分对传感器的影响，在高水分的情况下能够保持稳定的特性。所述基底表面设有铜层4。所述铜层为15‐18μm。
所述工作电极的表面设有聚四氟乙烯层，在聚四氟乙烯层上绕设铜导线2。所述工作电极为采用喷墨打印机打印银离子油墨且打印间距为200μm的交叉电极，所述电极采用银电极，通过喷墨打印技术，将银纳米粒子装入盛放油墨的弹药筒内，弹药筒装在喷墨打印机上。所述喷墨打印机打印银电极时，间距为30μm，打印后的电极的烧结采用红外线干燥机，烧制电压为27V，获得后的工作电极的电阻率为Ag：1.4×10-7Ω·m。
所述CuAc反应膜由CuAc溶液晾晒而成，CuAc溶液为在水、乙二醇、异丙醇(体积比为8:1:1)溶解CuAc粉末制成，打印的CuAc厚度0.1‐0.2μm。喷墨打印的间距为20‐30μm，在工作电极上打印两层，在自然条件下晾晒一小时即可。
所述平面线圈天线、电容和工作电极之间通过铜接触垫6和铝线7电连接。在所述铜接触垫上电镀有金和镍，金是为了防止氧化，镍为了让金更好的在上面附着。
所述线圈可为方形，也是采用打印技术获得。所述线圈的尺寸为(2.8‐3.2)cm*(3.8‐4.2)cm。
所述可打印型硫化氢传感器集成在小型化包装的冰鲜鸡肉中，冰鲜鸡肉在腐败过程中产生硫化氢气体，硫化氢与CuAc发生反应，CuAc是绝缘体，反应后形成的CuS是半导体，这时可以通过读写器读取传感器的值，通过硫化氢气体浓度与冰鲜鸡肉品质对照表读取到冰鲜鸡肉品质信息。另外，需要说明的是对于包装袋中能够在腐败变质过程中产生硫化氢气体的食物均可适用于本发明所述传感器。
图2示出了本发明实施例2提供一种基于上述传感器的检测方法，包括：
EAS读写装置向所述传感器发送电磁波；
传感器接收到电磁波后以使电路回路产生电流，由于硫化氢与CuAc发生反应，改变了回路的电阻，回路的阻抗发生变化，EAS读写装置在接收返回来的频率信号，由于阻抗的变化，EAS读写装置接收到的频率信号发生变化。根据EAS读写装置发射和返回来的两个频率的偏差得到硫化氢气体浓度的信息根据硫化氢气体浓度与肠杆菌科的数量的对应关系获得冰鲜鸡肉品质信息。
本发明所述方法通过检测气调包装下冰鲜鸡肉腐败产生的硫化氢气体浓度来检测气调包装下冰鲜鸡肉的质量。如图中所示，可以看出肠杆菌科细菌在无氧环境下大量繁殖，分解蛋白质产生挥发性硫化氢，肠杆菌科细菌在无氧环境下的Gompertz一级响应动力学方程描述肠杆菌科细菌的增长模型。
肠杆菌科细菌的微生物生长模型为：
N(t)＝N0+(Nmax-N0)×{EXP[-EXP[(μmax×2.518)÷(Nmax-N0)×(τ-t)+1]]}
式中：N(t)是微生物在时间t时刻肠杆菌科细菌的常用对数值(lg(cfu/g))；N0是随时间无限减小时渐进对数值，相当于开始时刻肠杆菌科的数量对数值(lg(cfu/g))；Nmax是到达稳定时刻最大的肠杆菌科数量的对数值(lg(cfu/g))；μmax是肠杆菌科生长的最大生长速率(h-1)；τ是肠杆菌科生长的延滞时间(h)；t是储藏时间。根据上述的微生物生成模型可以获得任何时刻的肠杆菌科的数量。
而肠杆菌科的数量是与产生的硫化氢气体浓度具有耦合关系，因此可以通过检测硫化氢气体浓度来得到肠杆菌科的数量，从而间接的从对照表格中得到气调包装下冰鲜鸡肉品质的信息。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于气调包装下冰鲜鸡肉的可打印型传感器，其特征在于，包括：包括基底，在所述基底上设置有平面线圈天线、电容、工作电极和CuAc反应膜，其中，所述平面线圈天线、电容和工作电极均电连接，在所述工作电极上方设置有CuAc反应膜。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，还包括片式电阻器，所述片式电阻器与电容、工作电极和平面线圈天线电连接。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述基底为聚二苯甲酸乙二醇脂基底，其表面采用蚀刻技术设有铜层。
4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述铜层为15-18μm。
5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述工作电极为采用喷墨打印机打印银离子油墨且打印间距为200μm的交叉电极，所述工作电极的表面设有聚四氟乙烯层。
6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述CuAc反应膜为通过喷墨打印机打印CuAc油墨、打印间距在20-30μm形成的两层反应膜，每一层的厚度为0.1-0.2μm。
7.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述平面线圈天线、电容和工作电极之间通过铜接触垫电连接。
8.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述铜接触垫上镀有金层和镍层。
9.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述线圈为方形，所述线圈的尺寸为(2.8-3.2)cm*(3.8-4.2)cm。
10.一种基于上述权利要求1-9中任一权利要求所述传感器的检测方法，其特征在于，包括：
EAS读写装置向所述传感器发送电磁波；
传感器接收到电磁波后以使电路回路产生电流，并基于回路中的电阻在硫化氢与CuAc发生反应的情况下发生变化产生阻抗信号的情况下，向EAS读写装置发出与变化的阻抗信号对应的频率信号；
根据EAS读写装置发射和返回来的两个频率信号的偏差得到硫化氢气体浓度的信息；
根据硫化氢气体浓度与肠杆菌科的数量的对应关系获得冰鲜鸡肉品质信息。
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