Jak badacze z UGA redefiniują zrównoważone opakowania za pomocą bioplastików z meduz

W dążeniu do rozwiązania globalnego kryzysu plastiku Joinul Islam, doktorant i asystent ds. badań na Uniwersytecie Georgia (UGA) – w Wydziale Nauki i Technologii Żywności (FST), szuka nietypowego źródła: oceanu. Pracując pod kierunkiem dr. Kevina Misa Solvala, Joinul opracowuje inteligentne, ulegające biodegradacji bioplatiki pozyskiwane z kolagenu meduz.

Jednak przekształcenie organizmu morskiego w przydatny i inteligentny materiał opakowaniowy do żywności wymaga czegoś więcej niż tylko innowacyjnej chemii – wymaga ekstremalnej precyzji technicznej. Aby upewnić się, że te filmy na bazie biologicznej potrafią skutecznie chronić żywność przed zepsuciem, Joinul korzysta z analizatora sorpcji par AQUALAB VSA (Vapor Sorption Analyzer) oraz komory WVTR (Water Vapor Transmission Rate).

Rozwiązanie problemu mikroplastiku

Tradycyjne tworzywa sztuczne to broń obosieczna: świetnie chronią żywność, ale pozostają w środowisku przez wieki. Badania Joinula mają na celu przełamanie tego cyklu poprzez stworzenie jadalnych alternatyw ulegających biodegradacji.

„Główną ideą moich badań jest opracowanie biodegradowalnego bioplastiku z kolagenu meduz” – wyjaśnia Joinul. „Wiemy, że problem mikroplastiku jest obecnie ogromny. Wykorzystując przetworzony kolagen z meduz (żelatynę), możemy tworzyć folie bioplastikowe, które są nie tylko zrównoważone, ale również funkcjonalne dla przemysłu opakowań spożywczych”.

Jednak aby jakakolwiek folia bioplastikowa odniosła sukces rynkowy, musi udowodnić swoje właściwości barierowe wobec wilgoci. Jeśli folia jest zbyt „przepuszczalna”, żywność wewnątrz ulegnie zepsuciu. W tym miejscu pojawia się wyzwanie związane z pomiarem wskaźnika WVTR.

Wyeliminowanie błędów ludzkich

Przed wdrożeniem technologii AQUALAB Joinul i jego zespół musieli zmierzyć się z przeszkodami związanymi z tradycyjną metodą ASTM E96 – manualnym, powolnym procesem grawimetrycznym, który słynie zochydnej pracochłonności.

„Wcześniej korzystaliśmy z konwencjonalnej metody, która polega na użyciu kubka, uszczelnieniu go woskiem i wazeniu co godzinę lub co kilka godzin” – mówi Joinul. „Uzyskanie idealnego uszczelnienia za pomocą wosku jest bardzo trudne, a jeśli wystąpi nawet najmniejszy wyciek, dane są zniszczone. Co więcej, wszystko trzeba rejestrować ręcznie, co otwiera drogę do błędów ludzkich”.

W środowisku badawczym o wysoką stawkę, gdzie dokładność danych decyduje o sukcesie publikacji/patentu lub porażce eksperymentu, te zmienne wprowadzane ręcznie stanowily istotne wąskie gardło.

Precyzja i automatyzacja dzięki urządzeniu VSA

Dzięki integracji urządzenia AQUALAB VSA wyposażonego w komorę WVTR laboratorium UGA-FST przekształciło swój obieg pracy. VSA służy jako główny miernik, zapewniając kontrolowane środowisko, w którym wilgotność i temperatura są utrzymywane na stałym poziomie, podczas gdy komora WVTR dostarcza konkretnych danych, których Joinul potrzebuje do oceny swoich folii bioplastikowych.

Przejście z pomiarów manualnych na zautomatyzowane przyniosło trzy kluczowe korzyści:

1. Wyeliminowanie błędów ludzkich: Komora WVTR wykorzystuje specjalistyczną konstrukcję, która zapewnia idealne uszczelnienie bez konieczności używania kłopotliwego wosku czy ręcznej obsługi.
2. Rejestrowanie i synchronizacja danych: Każdy punkt danych jest rejestrowany automatycznie. „Najlepszą częścią jest automatyzacja” – zauważa Joinul. „Mogę ustawić parametry, zostawić urządzenie i wrócić do kompletnego zestawu danych, który jest zsynchronizowany i gotowy do analizy. Nie muszę zostać w laboratorium przez całą noc, aby dokonywać pomiarów masy”.
3. Niezrównana dokładność: VSA mierzy zmiany masy z dokładnością do ułamka miligrama, zapewniając poziom precyzji, któremu wagi manualne po prostu nie są w stanie dorównać.

„Dzięki systemowi AQUALAB mam większe zaufanie do swoich wyników. Eliminuje on niepewność procesu manualnego i pozwala mi skupić się na nauce samej folii, a nie na mechanice badania” — Joinul Islam, Uniwersytet Georgia

Od laboratorium badawczego do przemysłowej rzeczywistości

W miarę jak Joinul zbliża się do końcowych etapów swoich badań doktoranckich, jego celem jest, aby te folie bioplastikowe na bazie meduz znalazły zastosowanie w rzeczywistych opakowaniach, na przykład do przekąsek lub suchych produktów wymagających umiarkowanej barierowości dla wilgoci.

Łącząc innowacyjną naukę o morzu z rygorem technicznym technologii AQUALAB, Uniwersytet Georgia udowadnia, że przyszłość opakowań jest ekologiczna, jadalna i – dzięki precyzyjnym danym – uzasadniona naukowo.

Zwiększ precyzję swojego laboratorium

Niezależnie od tego, czy jesteś badaczem akademickim przesuwającym granice biomateriałów, czy profesjonalistą ds. badań i rozwoju opakowań, który chce zastąpić tworzywa sztuczne zrównoważonymi alternatywami, odpowiednie narzędzia robią różnicę. AQUALAB VSA eliminuje zmienne zależne od człowieka, pozwalając Ci skupić się na nauce, która ma znaczenie.

Chcesz dowiedzieć się, jak AQUALAB może usprawnić Twoje badania? Porozmawiaj z ekspertem już dzisiaj, aby dowiedzieć się więcej o naszych rozwiązaniach do zautomatyzowanej analizy wilgotności.
‍
‍