Проект
Разработка концепции создания портативного и неинвазивного нитрат тестера
Авторы: Платонова Александра, Ивашина Арина, Новицкая Таисия
Руководитель: Ковалева Алина Леонидовна
О нашем проекте
Многие люди хотят правильно питаться и вести здоровый образ жизни. Но мало кто догадывается, что в полезных продуктах могут содержаться ещё и опасные для организма нитраты - соли азотной кислоты. Растения используют азот из соли для построения клеток и создания хлорофилла. В организме людей нитраты превращаются в нитриты, при повышенной концентрации которых может возникнуть отравление.
Актуальность нашего проекта

Для определения количества нитратов используют инвазивные приборы, которые неудобны в быту.

Существующие аналоги не предназначены для массового потребителя и слишком дорогие.

Именно поэтому изучение потенциальной возможности создания устройства (в той или иной модификации) для адекватной количественной оценки содержания нитратов в ов­ощах является необходимым.

Цель

Создание модели портативного неинвазивного нитрат тестера

Задачи

- Изучить существующие методы диагностики нитратов и подобрать необходимый.

- Оценить технические возможности создания портативного неинвазивного нитрат тестера.

- Создать визуальную модель портативного и неинвазивного нитрат тестера на основе подобранного метода.

- Создать физическую модель устройства.

План проекта
Первый год
1
Первый этап
Оценка потенциальной угрозы употребления овощей с повышенным содержанием нитратов.

Сентябрь 2020

2
Второй этап
Изучить существующие неинвазивные приборы, определяющие состав различных веществ, и механизм их действия.

Сентябрь 2020-Октябрь 2020

3
Третий этап
Изучение существующих методов диагностики нитратов и подобрать необходимый.

Ноябрь 2020 – Декабрь 2020

4
Четвёртый этап
Изучение необходимого метода, приборов, работающих на данном методе. «Техническая часть» проекта.

Декабрь 2020 – Январь 2021

5
Пятый этап
Создание методов визуальной диагностики продуктов питания с повышенным содержанием нитратов.

Апрель 2021

6
Шестой этап
Разработка рекомендаций по уменьшению количества нитратов в уже купленной плодоовощной продукции

Апрель 2021 –Май 2021

План проекта
Второй год
1
Первый этап
Совместная работа с другими людьми, разработка необходимой техники.

Сентябрь 2021 – Ноябрь 2021

2
Второй этап
Разработка виртуальной модели устройства.

Декабрь 2021 – Январь 2022

3
Третий этап
Разработка программного обеспечения.

Январь 2022 – Февраль 2022

4
Четвёртый этап
Сборка модели портативного неинвазивного нитрат тестера.

Февраль 2022 – Апрель 2022

5
Пятый этап
Проведение эксперимента, утверждающего точность полученных результатов.

Апрель 2022 – Май 2022

Выбранный нами метод
Сейчас мы подробнее расскажем про методику, взятую за основу нашего прибора
ИК-Спектроскопия

Инфракрасная спектроскопия — раздел спектроскопии, изучающий взаимодействие инфракрасного излучения с веществами.

Преимущества ИК-спектроскопии:

- Универсальность, то есть применимость для очень широкого круга объектов;

- Большой опыт применения;

- Относительная простота интерпретации спектров;

- Высокая чувствительность;

- Маловозмущающее действие на вещество;

- Невысокая стоимость приборов.
ИК-Спектроскопия отражения

В традиционной инфракрасной спектроскопии исследуется спектр излучения, прошедшего через образец. Существуют также методы исследования инфракрасного излучения, отражённого от поверхности образца.


Преимущества таких методов:


- Можно обходиться без процесса пробоподготовки;

- Можно проводить анализ непосредственно в полевых условиях.

Спектроскопия НПВО

Метод основан на отражении пучка на границе раздела двух фаз. Наблюдаемые частоты поглощённого излучения будут совпадать с частотами, получаемыми в ИК-спектроскопии пропускания.

Преимущества НПВО:

– НПВО не требует особой пробоподготовки;

– ИК-спектроскопия НПВО хорошо подходит для чистых веществ;

– Толщина образца не имеет значения;

– Спектроскопия НПВО работает со «сложными» образцами, например, водными растворами, пастами и гелями, порошками и полимерами.
Фурье спектрометр

Спектрометры можно разделить на две основные группы: диспергирующие и недиспергирующие.

Диспергирующие спектрометры

В диспергирующих спектрометрах присутствует диспергирующий элемент - призма или дифракционная решетка. Однако такие приборы слишком большие, возможности сделать портативное устройство нет.

Недиспергирующие спектрометры

Фурье-спектрометры относятся к недиспергирующим спектрометрам. В этих устройствах не используются диспергирующие элементы. В них используется система зеркал - интерферометр Майкельсона.
Виртуальная модель
Мы смогли создать виртуальную модель тестера, основываясь на информации, личном опыте, помощи консультантов.
Описание

Основа нашего прибора - приставка НПВО, состоящая из кристалла (Селенид цинка) и металлических пластин, удерживающих кристалл.
Лазер, который идёт от источника излучения (Глобар) падает на плоскость образца и практически полностью отражается.
Устройство, фиксирующее излучение (Болометр) будет передавать информацию главному компьютеру.
Также мы решили использовать Интерферометр Майкельсона - систему подвижных и неподвижных зеркал.
Потенциальный потребитель
В зависимости от цены рассматривается два варианта:

Массовый потребитель – люди, которые смогут позволить себе этот прибор и использовать его непосредственно в магазинах.

Отдельные компании – предприятия, располагающие прибор в магазинах и торговых центрах, в качестве устройства общего пользования.
Аналоги устройства

Первый аналог

В качестве аналога был взят портативный спектрограф с датчиком SCiO
Это традиционный ближний инфракрасный спектрометр, но существующий в виде портативного устройства.
Он работает на методе ИК-спектроскопии отражения. Используется в сельском хозяйстве.

Второй аналог

Также мы рассматривали портативный рентгенофлуоресцентный анализатор.
Однако данный прибор способен анализировать лишь отдельные атомы, а не соединения. Используется в металлургии.
Приложение
Нам удалось создать методы визуальной диагностики и рекомендации для безопасного употребления пищевой продукции. Они использовались для создания информационного пособия в виде буклета.
В таблице описаны отличия пищевой продукции, содержащей нитраты, от продукции без превышения нормы. Для её создания была использована информация, полученная из интернет-источников, статей и личного опыта.
Рекомендации по безопасному употреблению пищевой продукции

- Молодые овощи лучше всего покупать в больших супермаркетах, где продукты всегда свежие. Обязательные проверки и соответствие стандартам качества продукции – гарантия того, что уровень нитратов будет допустимым;

- Выбирайте плоды средних размеров;

- Покупайте те овощи, которые имеют естественный запах, а также недолгий срок хранения;

- Обращайте внимание на цвет овощей. Он должен быть естественным;

- Выбирайте не очень твердую и легкую молодую капусту;

- Главное правило – все овощи нужно тщательно вымыть под проточной прохладной водой, а после – оставить в воде на 20 минут. По возможности воду слить и процедуру повторить. Так большее количество нитратов будет нейтрализовано;

- Срезайте плодоножку и хвостик у огурцов, а также очищайте их от кожуры. Если видите позеленевшие участки на картофеле или моркови, от них тоже нужно избавиться;

- Если для приготовления блюда подходят вареные овощи, то обязательно используйте термообработку. Так уровень нитратов снизится на 80%;

- Не используйте в пищу стебли укропа, петрушки, шпината и прочей зелени, именно там накапливается самое большое количество нитратов.
Нам удалось объединить вышеперечисленную информацию и создать пособие для общего пользования в виде буклета. Было распространение в учебных заведениях.

Результаты проекта

Проведён анализ лабораторной диагностики;

Созданы методы визуальной оценки;

Создана визуальная модель и статья на основе полученных нами данных;

Созданы рекомендации для безопасного употребления пищевой продукции;

Создано информационное пособие в виде буклета;

Проведен подробный литературный анализ;

Проект защищён на всероссийской конференции-конкурсе исследовательских и проектных работ школьников "СибМед". Было получено призовое место.

Авторы проекта
Платонова Александра Сергеевна
Автор проекта
Ивашина Арина Сергеевна
Автор проекта
Новицкая Таисия Евгеньевна
Автор проекта
Заинтересовал проект ?
По вопросам сотрудничества звоните +7-960-970-93-74
Е-mail: ivan500@yandex.ru
Made on
Tilda