Vos aliments et boissons préférés pourraient bientôt être encore meilleurs, grâce aux nouveaux calculs développés chez A*STAR. Une source importante de perte de saveur pour les aliments et les boissons provient des molécules d'arôme qui sont absorbées dans les matériaux d'emballage polymères utilisés pour stocker les produits. Les chercheurs ont maintenant développé une méthode pour prédire rapidement l'absorption des molécules d'arôme par les polymères d'emballage.

Mesurer expérimentalement la perte de molécules d'arôme et d'autres composés organiques dans leur emballage en polymère est difficile et lent, explique Jianwei Zheng de l'Institut de calcul haute performance A*STAR. "La concentration de composés organiques tels que les molécules d'arôme dans une boisson est très diluée, " dit-il. Et le processus d'absorption de la boisson dans le polymère peut prendre quelques mois pour atteindre l'équilibre, il ajoute.

Zheng et ses collègues se sont associés à des chercheurs de la société Coca-Cola à Atlanta, ETATS-UNIS, pour développer une méthode plus rapide. L'équipe a développé un calcul mathématique pour prédire rapidement dans quelle mesure l'emballage absorberait les molécules organiques des boissons qu'il contient.

L'équipe a adapté un modèle bien connu des propriétés des polymères, développé pour la première fois dans les années 1940, appelée théorie de Flory-Higgins. Ce modèle mathématique a été développé à l'origine pour décrire le comportement de mélange d'un polymère avec un solvant.

Adapter le modèle afin qu'il puisse décrire le comportement de mélange des polymères avec des composés organiques, telles que les molécules d'arôme, l'équipe a combiné la théorie de Flory-Higgins avec les méthodes de contribution de groupe (GCM). "Les méthodes de contribution de groupe supposent que les propriétés d'une substance sont la somme des contributions de tous les groupes chimiques constitutifs, " explique Zheng. Ainsi les propriétés de la molécule CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH, par exemple, peut être calculé en additionnant les propriétés d'un CH 3 grouper, deux CH 2 groupes et un groupe COOH. « Les données de chaque groupe sont généralement estimées à partir de données expérimentales, " dit Zheng.

Dans le cas des emballages alimentaires, le calcul prédit essentiellement dans quelle mesure une molécule d'arôme donnée se dissoudra dans un polymère donné en additionnant le mélange de chaque composant chimique du polymère avec chaque composant chimique de la molécule d'arôme.

L'équipe a testé son approche en utilisant des molécules aromatiques telles que le limonène et l'eugénol, et des polymères tels que le PET et le PVC. "Le calcul est très rapide, et les résultats étaient cohérents avec les données expérimentales disponibles, " dit Zheng.

Les chercheurs affinent et élargissent maintenant leur approche, "affiner les paramètres de contribution du groupe et créer la base de données pour plus de groupes, " il ajoute.