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I tuoi cibi e bevande preferiti potrebbero presto avere un sapore ancora migliore, grazie ai nuovi calcoli sviluppati in A*STAR. Una fonte significativa di perdita di sapore per alimenti e bevande è costituita dalle molecole aromatiche che vengono assorbite nei materiali di imballaggio polimerici utilizzati per conservare i prodotti. I ricercatori hanno ora sviluppato un metodo per prevedere rapidamente l'assorbimento delle molecole aromatiche da parte dei polimeri di confezionamento.
Misurare sperimentalmente la perdita di molecole aromatiche e altri composti organici nella loro confezione polimerica è difficile e lento, spiega Jianwei Zheng dell'A*STAR Institute of High Performance Computing. "La concentrazione di composti organici come le molecole aromatiche in una bevanda è molto diluita, " dice. E il processo di assorbimento dalla bevanda nel polimero può richiedere alcuni mesi per raggiungere l'equilibrio, Aggiunge.
Zheng e i suoi colleghi hanno collaborato con i ricercatori della Coca-Cola Company di Atlanta, STATI UNITI D'AMERICA, per sviluppare un metodo più rapido. Il team ha sviluppato un calcolo matematico per prevedere rapidamente la misura in cui l'imballaggio assorbirebbe le molecole organiche dalle bevande che contengono.
Il team ha adattato un modello ben noto delle proprietà dei polimeri, sviluppato per la prima volta negli anni '40, chiamata teoria di Flory-Higgins. Questo modello matematico è stato originariamente sviluppato per descrivere il comportamento di miscelazione di un polimero con un solvente.
Per adattare il modello in modo che possa descrivere il comportamento di miscelazione di polimeri con composti organici, come molecole aromatiche, il team ha combinato la teoria di Flory-Higgins con metodi di contributo di gruppo (GCM). "I metodi di contribuzione di gruppo presuppongono che le proprietà di una sostanza siano la somma dei contributi di tutti i gruppi chimici costituenti, " Spiega Zheng. Quindi le proprietà della molecola CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH, Per esempio, può essere calcolato sommando le proprietà di un CH 3 gruppo, due CH 2 gruppi e un gruppo COOH. "I dati di ciascun gruppo sono generalmente stimati da dati sperimentali, " dice Zheng.
Nel caso di imballaggi alimentari, il calcolo essenzialmente prevede la misura in cui una data molecola di aroma si dissolverà in un dato polimero sommando la miscelazione di ciascun componente chimico del polimero con ciascun componente chimico della molecola dell'aroma.
Il team ha testato il suo approccio utilizzando molecole aromatiche come limonene ed eugenolo, e polimeri come PET e PVC. "Il calcolo è molto veloce, e i risultati erano coerenti con i dati sperimentali disponibili, " dice Zheng.
I ricercatori stanno ora perfezionando e ampliando il loro approccio, "messa a punto dei parametri di contributo del gruppo e creazione del database per più gruppi, " Aggiunge.
