Capteurs photothermiques et colorimétriques imprimés par jet d'encre pour la surveillance en temps réel de la qualité des produits de la mer

Introduction

La sécurité alimentaire et la surveillance de la qualité des produits de la mer représentent un défi technique majeur à l'échelle mondiale. Face aux risques associés à la détérioration des poissons et fruits de mer, les besoins en solutions innovantes et fiables de détection rapide sont croissants. Un article paru dans ScienceDirect présente le développement d'un capteur combinant technologie photothermique et détection colorimétrique, entièrement fabriqué via impression jet d'encre. Cette avancée vise la surveillance in situ et en temps réel de la fraîcheur des produits marins.

Principe du capteur intégré

Le dispositif repose sur l'intégration de deux fonctions clé :

• Détection photothermique : permet une mesure sensible et sans contact des modifications biochimiques libérant des gaz volatils lors de la décomposition du poisson.
• Analyse colorimétrique : quantifie les changements de couleur induits par l'interaction de composés spécifiques de dégradation avec des encres réactives imprimées.

L'ensemble s'appuie sur des matériaux fonctionnels déposés par impression jet d'encre sur un support flexible, structurant un système de reconnaissance multifonctionnel.

Fabrication du capteur par impression jet d'encre

Le dispositif est élaboré via une technique d'impression numérique à jet d'encre sur des substrats polymères flexibles. Cette méthode présente plusieurs avantages :

• Dépôt précis de solutions réactives et d'encres conductrices.
• Faible coût de production et possibilité de fabrication à grande échelle.
• Compatibilité avec supports flexibles pour une intégration aisée dans l'emballage alimentaire.

Les différents composants du capteur — éléments photothermiques, capteurs colorimétriques et circuits électriques — sont ainsi juxtaposés par couches successives.

Mécanismes de détection

Détection des amines volatiles

Les amines biogènes, produits de la décomposition bactérienne des protéines, sont les principaux indicateurs de détérioration du poisson (notamment la triméthylamine). La détection repose sur :

• Action photothermique : sous exposition à la lumière, certains composites (par ex. nanomatériaux métalliques ou carbones) convertissent l'énergie lumineuse en chaleur, modifiant la résistance électrique en présence de gaz volatils.
• Réactivité colorimétrique : des encres contenant des agents chimiques tels que l'acide chlorhydrique de bromocrésol ou d'autres indicateurs changent de couleur en réagissant avec les amines.

Analyse en temps réel

L'association des deux modes apporte une robustesse accrue :

• Réponse rapide et quantitative à l’évolution de la concentration en amines.
• Lecture colorimétrique facile à l'œil nu ou via dispositifs optiques portatifs.

Validation expérimentale et tests en conditions réelles

Des tests de validation ont été conduits sur des échantillons de poisson stockés à différentes températures et durées, afin de reproduire des conditions de commercialisation et de conservation.

• Le capteur détecte efficacement l’augmentation des amines volatiles caractéristiques de la détérioration.
• Les résultats du capteur sont corrélés avec les analyses chimio-physiques conventionnelles (pH, taux de TVB-N, etc.).

Ce dispositif permet ainsi un suivi précis et immédiat, surpassant les méthodes traditionnelles, souvent longues et nécessitant des laboratoires analytiques spécialisés.

Applications et perspectives industrielles

Grâce à la souplesse de fabrication par jet d’encre, le capteur peut être intégré aux conditionnements alimentaires tels que les emballages sous atmosphère modifiée, étiquettes intelligentes ou films protecteurs.

Avantages clés

• Surveillance continue sans contact de la qualité du poisson.
• Réduction des pertes alimentaires par identification précoce de la détérioration.
• Valorisation des chaînes logistiques grâce au contrôle qualité automatisé.
• Adaptation à d’autres aliments riches en protéines sujettes à la dégradation.

Défis à relever

• Optimisation de la stabilité et de la sensibilité sur des périodes prolongées.
• Standardisation pour garantir des mesures reproductibles indépendamment de l’origine des produits.
• Échelle industrielle pour une généralisation de la technologie dans le secteur agroalimentaire.

Conclusion

L’association de la détection photothermique et colorimétrique, via une fabrication innovante par impression jet d’encre, marque une avancée cruciale dans la surveillance en temps réel de la qualité des produits de la mer. Ce dispositif propose une solution communicante, fiable, facile à intégrer et économiquement viable pour répondre aux exigences croissantes de la sécurité alimentaire et du contrôle qualité, tout au long de la chaîne logistique des denrées périssables.

Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772502226003410?dgcid=rss_sd_all