مدلی که پیش‌بینی می‌کند که بسته‌بندی‌های پلیمری مواد غذایی تا چه حد مستعد جذب مولکول‌های بو از محتویات خود هستند.
غذاها و نوشیدنی‌های مورد علاقه شما به زودی می‌توانند طعم بهتری داشته باشند، و این به لطف محاسبات جدیدی است که در A*STAR توسعه یافته‌اند. یکی از دلایل اصلی از دست دادن عطر و طعم در غذاها و نوشیدنی‌ها، جذب مولکول‌های عطر توسط مواد پلیمری بسته‌بندی است که برای نگهداری این محصولات استفاده می‌شوند. محققان اکنون روشی را توسعه داده‌اند که به سرعت قابلیت جذب مولکول‌های عطر توسط پلیمرهای بسته‌بندی را پیش‌بینی می‌کند.
جیانوی ژنگ از مؤسسه محاسبات با عملکرد بالا A*STAR توضیح می‌دهد که اندازه‌گیری تجربی از دست دادن مولکول‌های عطر و سایر ترکیبات آلی در بسته‌بندی‌های پلیمری دشوار و زمان‌بر است. او می‌گوید: «غلظت ترکیبات آلی مانند مولکول‌های عطر در یک نوشیدنی بسیار کم است.» و اضافه می‌کند که فرآیند جذب این ترکیبات از نوشیدنی به پلیمر ممکن است چند ماه طول بکشد تا به تعادل برسد.
ژنگ و همکارانش با محققان شرکت کوکا‌کولا در آتلانتا، ایالات متحده، همکاری کردند تا روشی سریع‌تر توسعه دهند. این تیم یک محاسبه ریاضی ایجاد کردند تا به سرعت پیش‌بینی کنند که بسته‌بندی تا چه حد مولکول‌های آلی را از محصولات نوشیدنی که درون آن قرار دارند جذب می‌کند.
این تیم یک مدل شناخته‌شده از خواص پلیمرها را که اولین بار در دهه ۱۹۴۰ توسعه یافته بود، به نام نظریه فلوری-هیگینز، تطبیق دادند. این مدل ریاضی در ابتدا برای توصیف رفتار اختلاط یک پلیمر با یک حلال توسعه یافته بود.
برای تطبیق این مدل به گونه‌ای که بتواند رفتار اختلاط پلیمرها با ترکیبات آلی، مانند مولکول‌های عطر، را توصیف کند، تیم نظریه فلوری-هیگینز را با روش‌های مشارکت گروهی (GCM[1]) ترکیب کردند. ژنگ توضیح می‌دهد: «روش‌های مشارکت گروهی فرض می‌کنند که خواص یک ماده، حاصل جمع مشارکت‌های تمام گروه‌های شیمیایی تشکیل‌دهنده آن است.» به عنوان مثال، خواص مولکول CH3-CH2-CH2-COOH را می‌توان با جمع کردن خواص یک گروه CH3، دو گروه CH2 و یک گروه COOH محاسبه کرد. ژنگ می‌گوید: «داده‌های هر گروه معمولاً از داده‌های تجربی تخمین زده می‌شوند».
در مورد بسته‌بندی مواد غذایی، این محاسبه اساساً پیش‌بینی می‌کند که یک مولکول عطر مشخص تا چه حد در یک پلیمر مشخص حل می‌شود، و این کار را با جمع‌زدن اختلاط هر جزء شیمیایی پلیمر با هر جزء شیمیایی مولکول عطر انجام می‌دهد.
این تیم روش خود را با استفاده از مولکول‌های عطری مانند لیمونن و اوژنول و پلیمرهایی مانند PET و PVC آزمایش کردند. ژنگ می‌گوید: «این محاسبه بسیار سریع است و نتایج با داده‌های تجربی موجود همخوانی داشت«.
محققان اکنون در حال اصلاح و گسترش روش خود هستند. او اضافه می‌کند: «ما در حال تنظیم دقیق پارامترهای مشارکت گروهی و ایجاد پایگاه داده برای گروه‌های بیشتر هستیم.»
[1] group contribution methods
نویسنده خبر: مهدیه رنجبر
مرجع :
http://dx.doi.org/10.1016/j.fpsl.2018.02.005
بدون دیدگاه