食品和制药行业正面临由温度引起的质量下降和微生物交叉污染导致的巨大浪费和经济损失的挑战
。冰是一种常用的相变冷却介质，用于在接近0°C的条件下储存食品和其他易腐物品。然而，冰的生成和分散过程中产生的融水引发了微生物交叉污染和质量下降的问题。作为替代品，带有塑料包装的冰袋和凝胶包也出现了，但它们带来了塑料消耗和环境影响的问题。
因此，
开发可持续且高效的冷却技术成为迫切的需求。
鉴于此，来自
加利福尼亚大学的Gang Sun团队
主要研究了
一种基于生物基水凝胶的可持续冷却技术“Jelly Ice Cubes”的开发及其在冷链物流中的应用。
本文要点：
（1）水凝胶冷却技术的挑战与解决方案：
由于食品和制药行业面临因温度引起的质量下降和微生物交叉污染导致的巨大浪费和经济损失。传统冷却介质如冰和冰袋存在污染和效率问题，因此开发了可持续和可定制的Jelly Ice Cubes （JICs），一种基于生物基和可生物降解水凝胶的冷却介质，具有强大的机械性能和冷却性能，可重复使用超过10次以上的冻融循环。
（2）理想水凝胶冷却介质的结构模型：
理想的水凝胶冷却介质应具有由亲水性生物聚合物形成的密集网络，包含大量封闭的小室以捕获可冻结的水，因此开发了数学模型来定义水凝胶中聚合物和水的最佳分布，以最大化冷却潜力。模型考虑了封闭室的大小与生物聚合物分子大小和浓度以及水凝胶中可冻结水含量的关系。
（3）水凝胶冷却介质的制造方法：
提出了一种一步化学交联法，使用EDC（1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐）作为交联剂，以实现可控的明胶交联。包括将交联剂与明胶在温溶液中混合，然后注入模具中成型。该方法简单、可扩展且节能。
本文介绍了
一种创新的水凝胶冷却技术——Jelly Ice Cubes（JICs），旨在解决冷链行业中的温度相关降解和微生物污染问题
。JICs是一种由生物基和可生物降解水凝胶制成的可持续冷却介质，具有强大的机械性能和冷却性能，可重复使用超过10次以上的冻融循环。研究通过建立数学模型优化了水凝胶的结构，并开发了一种可扩展的一步化学交联制造工艺。实验结果表明，JICs在冷却效率、机械性能和可重复使用性方面表现出色，同时具有显著的环境效益。这项研究不仅为可持续水凝胶冷却技术的发展提供了理论指导，还为未来冷链物流的创新设立了新标准。
参考资料：
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2024.12.017
来源：
EngineeringForLife
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