Din favoritmat och dryck kan snart smaka ännu bättre, tack vare nya beräkningar utvecklade på A*STAR. En betydande källa till smakförlust för mat och dryck är från arommolekyler som absorberas i de polymera förpackningsmaterialen som används för att lagra produkterna. Forskare har nu utvecklat en metod för att snabbt förutsäga arommolekylabsorption genom förpackningspolymerer.

Experimentellt mäta förlusten av smakmolekyler och andra organiska föreningar i sin polymerförpackning är svårt och långsamt, förklarar Jianwei Zheng från A*STAR Institute of High Performance Computing. "Koncentrationen av organiska föreningar som smakmolekyler i en dryck är mycket utspädd, " säger han. Och absorptionsprocessen från drycken till polymeren kan ta några månader att nå jämvikt, han lägger till.

Zheng och hans kollegor samarbetade med forskare från Coca-Cola Company i Atlanta, USA, att utveckla en snabbare metod. Teamet utvecklade en matematisk beräkning för att snabbt förutsäga i vilken utsträckning förpackningen skulle absorbera organiska molekyler från dryckesprodukterna de innehåller.

Teamet anpassade en välkänd modell av polymeregenskaper, utvecklades först på 1940-talet, kallas Flory-Higgins teori. Denna matematiska modell utvecklades ursprungligen för att beskriva blandningsbeteendet hos en polymer med ett lösningsmedel.

För att anpassa modellen så att den kan beskriva blandningsbeteendet av polymerer med organiska föreningar, såsom arommolekyler, teamet kombinerade Flory-Higgins teori med gruppbidragsmetoder (GCM). "Gruppbidragsmetoder antar att ett ämnes egenskaper är summan av bidrag från alla ingående kemiska grupper, "Förklarar Zheng. Så egenskaperna hos molekylen CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ -COOH, till exempel, kan beräknas genom att summera egenskaperna för en CH ₃ grupp, två CH ₂ grupper och en COOH -grupp. "Data för varje grupp uppskattas vanligtvis utifrån experimentella data, "Säger Zheng.

När det gäller livsmedelsförpackningar, beräkningen förutsäger i huvudsak i vilken utsträckning en given arommolekyl kommer att lösas upp i en given polymer genom att summera blandningen av varje kemisk komponent i polymeren med varje kemisk komponent i arommolekylen.

Teamet testade sitt tillvägagångssätt med hjälp av arommolekyler som limonen och eugenol, och polymerer såsom PET och PVC. "Beräkningen är mycket snabb, och resultaten överensstämde med tillgängliga experimentella data, " säger Zheng.

Forskarna förfinar och utökar nu sitt tillvägagångssätt, "finjustera gruppbidragsparametrar och bygga upp databasen för fler grupper, " han lägger till.