Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Illinois Chicago έχουν αναπτύξει μια σειρά επιχρισμάτων για βιομηχανικές επιφάνειες που χρησιμοποιούν μια εξειδικευμένη χημική σύνθεση για να καθυστερήσουν το σχηματισμό πάγου.
Η καινοτομία αυτή μπορεί να βοηθήσει στην προστασία του περιεχομένου, όπως τα εμβόλια που καταψύχουν στο εσωτερικό των φιαλιδίων κατά τη μεταφορά εξαιρετικά ψυχρής αλυσίδας, διατηρώντας με τη σειρά τους την αποτελεσματικότητά τους.
Ο Δρ Rukmava Chatterjee, ένας από τους ερευνητές που ασχολούνται με τη δημιουργία των επικαλύψεων, εξηγεί πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να συμπληρώσουν πολλαπλές εφαρμογές συσκευασίας σε όλη την αλυσίδα εφοδιασμού, προσφέροντας παράλληλα χαμηλότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα από τις τυπικές εναλλακτικές λύσεις κατά του παγώματος.
Η ώθηση για λύσεις κατά των πάγων
Η διαχείριση της εφοδιαστικής αλυσίδας των μονάδων αποθήκευσης εν ψυχρώ είναι κρίσιμη για διάφορους κλάδους που κυμαίνονται από την υγειονομική περίθαλψη μέχρι τα τρόφιμα, όπως εξηγεί ο Chatterjee σε δηλώσεις του στο Packaging Europe.
“Είτε πρόκειται για την λεπτή κοπή του βοείου κρέατος Wagyu είτε για το κρίσιμο εμβόλιο COVID-19, τα περισσότερα αντικείμενα έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής, απαιτούν κατάλληλη συσκευασία και αποθήκευση σε αυστηρά ελεγχόμενες θερμοκρασίες από τη στιγμή που κατασκευάζονται μέχρι να φτάσουν στον τελικό χρήστη. ένα κρίσιμο έργο που επιτυγχάνεται από ένα παγκόσμιο δίκτυο εγκαταστάσεων μεταφοράς και αποθήκευσης.”
Ωστόσο, η πολυπλοκότητα των παγκόσμιων αλυσίδων εφοδιασμού και οι εντατικές απαιτήσεις ορισμένων μορφών μεταφοράς μπορούν να οδηγήσουν σε αυτό που ο Chatterjee προσδιορίζει ως «εγγενή προβλήματα του συστήματος» που συνεπάγονται διακυμάνσεις της θερμοκρασίας των ίδιων των προϊόντων. Η κατάψυξη των προϊόντων εντός της συσκευασίας μπορεί να επηρεάσει την ακεραιότητά τους, ενώ η συσσώρευση πάγου στις εσωτερικές ή εξωτερικές επιφάνειες των δοχείων και των οχημάτων μπορεί να εμποδίσει τη λειτουργία και την ασφάλειά τους.
Ενώ έχουν αναπτυχθεί ορισμένες λύσεις, όπως υπερυδροφοβικές επιφάνειες και λιπαντικά, η ερευνητική εργασία που γράφτηκε από τον Chatterjee και τους ερευνητικούς συνεργάτες του, σημειώνει σημαντικά μειονεκτήματα σε αυτές τις τεχνολογίες, όπως η ανικανότητά τους να αντιμετωπίσουν την υψηλή υγρασία.
Αυτό προφανώς σημαίνει ότι οι “ενεργειακά ακριβές” ενεργές λύσεις με “αρνητικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα”, εξακολουθούν να ευνοούνται από τη βιομηχανία.
Ενσωμάτωση της βιωσιμότητας
Η ερευνητική ομάδα του Chatterjee έχει “διαμορφώσει μια εκτεταμένη βιβλιοθήκη με περισσότερες από ογδόντα συνθέσεις με ανώτερες ιδιότητες προστασίας από το πάγωμα”. Το κύριο συστατικό των επικαλύψεων είναι το διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO), το οποίο ο Chatterjee προσδιορίζει ως “ένα βιο-φιλικό κρυοπροστατευτικό που μπορεί να κλειδωθεί με ασφάλεια σε μια πολυμερή μήτρα, η οποία του παρέχει ενισχυμένη αντίσταση κατά της διάλυσης και της αφαίρεσης με διάτμηση”. Το DMSO είναι ένας «γνωστός βιομηχανικός διαλύτης» που προέρχεται από το ξύλο.
Για τα αντιψυκτικά τζελ των ερευνητών, μια παραλλαγή που ο Chatterjee ισχυρίζεται ότι είναι “μεταξύ των καλύτερων επικαλύψεων μας” περιλαμβάνει μόνο ένα συστατικό εκτός από το DMSO: ζελατίνη, ένα υλικό που είναι βιο-φιλικά στη φύση, και δεν αναμένεται να έχει οποιοδήποτε είδος επιζήμιων επιπτώσεων στο περιβάλλον.
Σύμφωνα με το Chatterjee, οι επικαλύψεις λειτουργούν αξιοποιώντας ορισμένες θερμοανεγερτικές ιδιότητες, επιτρέποντάς τους να δημιουργήσουν ένα ολισθηρό στρώμα λίπανσης στην επιφάνειά τους, το οποίο λειτουργεί ως προστατευτικό φράγμα ενάντια σε ρύπους που κυμαίνονται από μικροσκοπικά βακτήρια έως παγετό μακροκλίμακας. Αυτό σημαίνει ότι οι επικαλύψεις είναι πολυλειτουργικές από το σχεδιασμό τους,
Σε σύγκριση με τις μη επεξεργασμένες βιομηχανικές μεταλλικές επιφάνειες, όπως το αλουμίνιο, οι επικαλύψεις των ερευνητών μπορούν, σύμφωνα με πληροφορίες, να καθυστερήσουν το σχηματισμό πάγου για περίπου 87 φορές περισσότερο και να κάνουν την ρίψη πάγου περίπου 665 φορές ευκολότερη.
Συμπληρωματικές εφαρμογές
Ο πολυλειτουργικός χαρακτήρας των επικαλύψεων που αναπτύχθηκαν από την ομάδα του Πανεπιστημίου του Ιλινόις στο Σικάγο τις καθιστά κατάλληλες για μια σειρά εφαρμογών, οι οποίες μπορούν, με τη σειρά τους, να υποστηρίξουν τη συσκευασία για τη διασφάλιση της ασφάλειας των προϊόντων σε όλη την αλυσίδα εφοδιασμού.
Η συσσώρευση πάγου στην εσωτερική επιφάνεια της δευτερεύουσας συσκευασίας, όπως τα κουτιά αποθήκευσης ψυχρής αλυσίδας, μπορεί να καταστήσει δύσκολη την αποσύνδεση ή την ανάκτηση προϊόντων από το εσωτερικό. Η επιφάνεια της συσκευασίας θα μπορούσε επίσης να καταστραφεί κατά τη διαδικασία διαχωρισμού της από τη συσσώρευση πάγου, θέτοντας εκ νέου σε κίνδυνο το προϊόν στο εσωτερικό της. Στην περίπτωση κατεψυγμένων τροφίμων συσκευασμένων σε εύκαμπτες πλαστικές συσκευασίες, για παράδειγμα, ένα δάκρυ στην επιφάνεια που αποκτήθηκε κατά τη μεταφορά, θα μπορούσε να σημαίνει ότι αποτυγχάνει στον ποιοτικό έλεγχο και δεν φτάνει στο ράφι, με αποτέλεσμα τόσο την απώλεια χρημάτων όσο και τη σπατάλη τροφίμων.
Επιπλέον, ορισμένες από τις επικαλύψεις έχουν επίσης αντιβακτηριακές ιδιότητες. Στο πλαίσιο της έρευνάς τους, η ομάδα του Chatterjee απέδειξε ότι δεν υπήρχε συσσώρευση E. coli στην επικαλυμμένη επιφάνεια smartwatch σε σύγκριση με ένα μη επικαλυμμένο δείγμα ελέγχου, για μια περίοδο επτά ημερών. Αυτό το χαρακτηριστικό θα μπορούσε επίσης να προσφέρεται για τη συσκευασία τροφίμων, με τις αντιμικροβιακές επιστρώσεις τροφίμων να αποτελούν ένα ταχέως αναπτυσσόμενο τμήμα έρευνας και ανάπτυξης παγκοσμίως.
Συνεπώς, η χρήση των επικαλύψεων του Chatterjee και των συναδέλφων του ερευνητών μπορεί να ενισχύσει την προστασία των ευαίσθητων προϊόντων, ιδίως για τους τομείς των φαρμάκων και των τροφίμων, καθώς κινούνται στην αλυσίδα εφοδιασμού, ενισχύοντας τη λειτουργία της συσκευασίας ή αποτρέποντας την καταστροφή της.
Ακολουθήστε το Cibum 
