Ny tilgang til super glat emballage har til formål at skære ned på madspild

Næsten alle, der spiser fastfood, kender til frustrationen ved at prøve at presse hver sidste dråbe ketchup ud af de små pakker, der følger med pommes frites.

Hvad de fleste forbrugere ikke er klar over, imidlertid, er, at mad efterladt i plastikemballage ikke blot er til gene. Det bidrager også til de millioner af pund perfekt spiselig mad, som amerikanerne smider ud hvert år. Disse små, trinvise mængder af klæbrig mad som krydderier, mejeriprodukter, drikkevarer, og nogle kødprodukter, der forbliver fanget i deres emballage, kan tilføje et stort antal over tid, selv for en enkelt husstand.

Ny forskning fra Virginia Tech har til formål at skære ned på dette spild – og forbrugernes frustration – med en ny tilgang til at skabe super glat industriel emballage. Studiet, som blev offentliggjort i Videnskabelige rapporter og har givet et foreløbigt patent, etablerer en metode til at suge kemisk kompatible vegetabilske olier ind i overfladerne af almindeligt ekstruderet plast.

Ikke alene vil teknikken hjælpe med at frigøre klæbrig mad fra deres emballage meget lettere, men for første gang, det kan også anvendes på billig og let tilgængelig plast, såsom polyethylen og polypropylen.

Disse carbonhydridbaserede polymerer udgør 55 procent af den samlede efterspørgsel efter plast i verden i dag, hvilket betyder, at potentielle anvendelser til forskningen strækker sig langt ud over blot ketchuppakker. De er også blandt de nemmeste plastik at genbruge.

"Tidligere SLIPS, eller glatte væskeinfunderede porøse overflader, er blevet fremstillet ved hjælp af silicium- eller fluorbaserede polymerer, som er meget dyre, "sagde Ranit Mukherjee, en ph.d.-studerende i Institut for Biomedicinsk Teknik og Mekanik inden for Ingeniørhøjskolen og studiets hovedforfatter. "Men vi kan lave vores SLIPS ud af disse kulbrinte-baserede polymerer, som er bredt anvendelige til hverdagspakkede produkter."

Først oprettet af forskere fra Harvard University i 2011, SLIPS er porøse overflader eller absorberende polymerer, der kan holde en kemisk kompatibel olie inden i deres overflader via vægeprocessen. Disse overflader er ikke kun meget glatte, men de er også selvrensende, selvhelbredende, og mere holdbare end traditionelle superhydrofobe overflader.

For at SLIPS kan holde på disse olier, overfladerne skal have en form for nano- eller mikroruhed, som holder olien på plads ved hjælp af overfladespænding. Denne ruhed kan opnås på to måder:overfladematerialet gøres ru med en type påført belægning, eller overfladematerialet består af en absorberende polymer. I sidstnævnte tilfælde, selve materialets molekylære struktur udviser den nødvendige nano-ruhed.

Begge teknikker har for nylig vundet indpas med startups og i begrænsede kommercielle applikationer. Men nuværende SLIPS, der bruger silikone- og fluorbaserede absorberende polymerer, er ikke attraktive til industrielle anvendelser på grund af deres høje omkostninger, mens metoden til at tilføje ruhed til overflader ligeledes kan være en dyr og kompliceret proces.

”Vi havde to store gennembrud, " sagde Jonathan Boreyko, en adjunkt i biomedicinsk teknik og mekanik og en studiemedforfatter. "Vi bruger ikke kun disse carbonhydridbaserede polymerer, der er billige og efterspurgte, men vi behøver ikke tilføje nogen overfladeruhed, enten. Vi fandt faktisk olier, der er naturligt kompatible med plastik, så disse olier transporterer ind i selve plasten, ikke i en ruhed, vi skal anvende."

Ud over at minimere madspild, Boreyko nævnte andre fordele ved det forbedrede design, herunder forbrugersikkerhed og komfort.

"Vi tilføjer ingen mystiske nanopartikler til overfladerne af disse plastik, der kan gøre folk utilpas, " sagde han. "Vi bruger naturlige olier som bomuldsfrøolie, så der er ingen sundhedsmæssige bekymringer overhovedet. Der kræves ingen fancy opskrift."

Mens metoden har indlysende implikationer for industriel fødevare- og produktemballage, det kan også finde udbredt anvendelse i den farmaceutiske industri. De olie-infunderede plastoverflader er naturligt antifouling, hvilket betyder, at de modstår bakteriel adhæsion og vækst.

Selvom teknikken kan lyde meget højteknologisk, den finder faktisk sine rødder i kandeplanten, en kødædende plante, der lokker insekter til kanten af ​​et dybt hulrum fyldt med nektar og fordøjelsesenzymer. Bladene, der danner plantens eponyme form, har en glat ring, dannet af en udskilt væske, rundt om periferien af ​​hulrummet. Når insekterne bevæger sig ind i denne glatte ring, de glider ind i planternes bug.

"Denne glatte periferi på kandefabrikken inspirerede faktisk vores SLIPS-produkt, " sagde Mukherjee.

Kandefabrikkens innovation – som ingeniører nu kopierer med stor succes – er kombinationen af ​​et smøremiddel med en eller anden form for overfladeruhed, der kan låse smøremidlet på plads meget stabilt med overfladespænding.

"Vi tager det samme koncept, men den ruhed, vi bruger, er bare en almindelig egenskab ved dagligdags plast, hvilket betyder maksimal praktisk, " sagde Boreyko.