超效隔熱，長效保鮮，探索氣凝膠材料在現(xiàn)代保鮮設(shè)施中的應用
文章來源：賢集網(wǎng) 更新時間：2024-09-02 15:21:23
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保鮮，不僅關(guān)乎我們的日常生活，更在醫(yī)藥、食品等眾多關(guān)鍵領(lǐng)域起著決定性作用。而當我們深入探索保鮮領(lǐng)域的創(chuàng)新時，一種新型材料 —— 氣凝膠，正以其獨特的性能和巨大的潛力，逐漸成為焦點。氣凝膠究竟為何能在保鮮領(lǐng)域嶄露頭角？它又有著怎樣的神奇之處？ 一、氣凝膠為什么可以保鮮？ 1、獨特的納米多孔網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 氣凝膠是一種由膠體顆粒或聚合物分子組成的納米多孔網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)材料。這種特殊的結(jié)構(gòu)賦予了氣凝膠許多優(yōu)異的性能。首先，其納米級的孔隙使得氣凝膠具有極低的傳熱系數(shù)，能夠有效阻擋熱量的傳遞。熱量在通過氣凝膠時，需要經(jīng)過漫長而曲折的路徑，從而大大降低了熱傳導的效率。其次，氣凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保證了其極低的密度，使其成為目前世界上最輕的固體材料之一。這一特點使得氣凝膠在使用過程中不會給保鮮設(shè)施帶來過多的負擔，同時也便于安裝和運輸。 2、卓越的隔熱性能 氣凝膠的隔熱性能是其能夠在保鮮領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的關(guān)鍵因素之一。由于其納米多孔結(jié)構(gòu)，氣凝膠能夠有效地阻止熱對流和熱輻射的發(fā)生。熱對流是通過氣體或液體的流動來傳遞熱量的，而氣凝膠的納米孔隙可以阻止氣體或液體的流動，從而減少熱對流的傳遞。熱輻射是通過電磁波的形式傳遞熱量的，氣凝膠的納米結(jié)構(gòu)可以對電磁波進行散射和吸收，從而降低熱輻射的傳遞。因此，氣凝膠的隔熱性能遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的保溫材料，能夠為保鮮設(shè)施提供更加穩(wěn)定的溫度環(huán)境。 3、環(huán)保、無毒、耐久性強 除了優(yōu)異的隔熱性能外，氣凝膠還具有環(huán)保、無毒、耐久性強等特點。氣凝膠是由無機材料或高分子材料制成的，不含有任何有害物質(zhì)，對環(huán)境和人體健康無害。同時，氣凝膠具有良好的化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性，能夠在各種惡劣的環(huán)境下長期使用。其耐久性強的特點使得氣凝膠在保鮮領(lǐng)域的應用更加可靠，降低了保鮮設(shè)施的維修費用和更換頻率。 二、氣凝膠在保鮮冷庫中的應用優(yōu)勢 氣凝膠的隔熱效果是普通隔熱材料的 2 - 3 倍，這一優(yōu)勢在保鮮冷庫中尤為突出。保鮮冷庫需要保持恒定的低溫環(huán)境，以防止食品變質(zhì)。而氣凝膠的優(yōu)異隔熱性能可以顯著減少冷庫內(nèi)外環(huán)境的熱交換，保持冷庫內(nèi)部溫度的穩(wěn)定性。無論是在炎熱的夏季還是寒冷的冬季，氣凝膠都能夠有效地阻擋外界熱量的侵入，為冷庫內(nèi)的食品提供一個穩(wěn)定的低溫環(huán)境。這對于需要長期儲存、對溫度要求極高的食品保鮮至關(guān)重要。 在當今追求綠色可持續(xù)發(fā)展的時代，氣凝膠的綠色環(huán)保特性使其在保鮮領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。由于氣凝膠具有優(yōu)異的隔熱性能，可以有效降低冷庫的制冷量，進而節(jié)能降耗。相比傳統(tǒng)的保溫材料，氣凝膠能夠減少能源的消耗，降低對環(huán)境的影響。此外，氣凝膠的生產(chǎn)過程也相對環(huán)保，不產(chǎn)生有害物質(zhì)，符合綠色環(huán)保的要求。 通過保持冷庫內(nèi)部溫度的穩(wěn)定，氣凝膠可以顯著提高食品的保鮮期，減少溫度變化導致的食品腐敗變質(zhì)。溫度的波動是影響食品保鮮的重要因素之一，而氣凝膠能夠有效地減少溫度的變化，為食品提供一個更加穩(wěn)定的儲存環(huán)境。這不僅可以提高食品的質(zhì)量，還可以減少食品的損耗，降低企業(yè)的成本。此外，氣凝膠還具有一定的防潮性能，可以防止食品受潮變質(zhì)，進一步提高食品的保鮮效果。 氣凝膠材料具有優(yōu)異的耐久性，使用壽命超過 25 年。這一特點使得氣凝膠在保鮮冷庫中的應用更加可靠，降低了保鮮設(shè)施的維修費用和更換頻率。相比傳統(tǒng)的保溫材料，氣凝膠的使用壽命更長，能夠為企業(yè)節(jié)省大量的成本。同時，氣凝膠的耐久性強也意味著其在使用過程中不易損壞，能夠保持良好的隔熱性能和保鮮效果。 三、氣凝膠保鮮應用案例 1、醫(yī)藥領(lǐng)域 在醫(yī)藥領(lǐng)域，氣凝膠冷庫可提供精確的溫度控制服務(wù)，避免藥物變質(zhì)。許多藥品對溫度和濕度非常敏感，需要在特定的溫度范圍內(nèi)儲存才能保持其有效性。氣凝膠的優(yōu)異隔熱性能和穩(wěn)定性能夠為醫(yī)藥冷庫提供可靠的溫度控制，確保藥品的質(zhì)量和安全性。例如，一些生物制品、疫苗和藥品需要在低溫下儲存，氣凝膠冷庫可以為這些藥品提供穩(wěn)定的低溫環(huán)境，延長其保質(zhì)期。此外，氣凝膠冷庫還可以用于藥品的運輸和臨時儲存，確保藥品在運輸過程中的溫度穩(wěn)定，避免藥品變質(zhì)。 2、食品領(lǐng)域 對于需要保持低溫的食品行業(yè)，氣凝膠冷庫可以大大節(jié)約制冷能耗，降低企業(yè)成本。在食品加工和儲存過程中，保持低溫環(huán)境是防止食品變質(zhì)的關(guān)鍵。氣凝膠的優(yōu)異隔熱性能可以減少冷庫內(nèi)外環(huán)境的熱交換，降低制冷設(shè)備的運行負荷，從而節(jié)約能源。例如，在肉類加工行業(yè)，氣凝膠冷庫可以為冷鮮肉提供穩(wěn)定的低溫環(huán)境，延長冷鮮肉的貨架期。同時，氣凝膠冷庫還可以用于水果、蔬菜、乳制品等食品的儲存，保持食品的新鮮度和品質(zhì)。 3、氣凝膠保鮮墊在冷鮮肉保鮮中的應用 在冷鮮肉的保鮮中，氣凝膠保鮮墊可以快速吸收冷鮮肉的滲出物，為冷鮮肉創(chuàng)造一個相對干燥的儲存環(huán)境，有效抑制微生物的生長，增加冷鮮肉的貨架期。冷鮮肉在儲存過程中會產(chǎn)生一定的滲出物，如果不及時處理，會導致微生物的滋生，加速冷鮮肉的變質(zhì)。氣凝膠保鮮墊具有良好的吸水性和透氣性，可以快速吸收冷鮮肉的滲出物，保持冷鮮肉的表面干燥。同時，氣凝膠保鮮墊還可以釋放一定的抗菌物質(zhì)，抑制微生物的生長，延長冷鮮肉的保鮮期。 4、不同場合的應用需求 氣凝膠保鮮冷庫還可以根據(jù)實際需要制備不同的尺寸和形狀，以滿足不同場合的需求。例如，在一些小型的食品商店和超市，可以使用小型的氣凝膠保鮮柜來儲存水果、蔬菜、乳制品等食品。這些保鮮柜具有體積小、移動方便、保溫性能好等優(yōu)點，可以滿足小型食品商店和超市的保鮮需求。在一些大型的食品加工廠和物流中心，可以使用大型的氣凝膠冷庫來儲存大量的食品。這些冷庫可以根據(jù)實際需要進行定制，滿足不同規(guī)模的食品加工和物流需求。 四、氣凝膠在保鮮領(lǐng)域的具體研究成果 1、新加坡科學家用菠蘿葉制成氣凝膠 新加坡國立大學的機械工程師將通常被丟棄的菠蘿葉轉(zhuǎn)化為氣凝膠，這種氣凝膠具有良好的吸油、隔熱和隔音性能。關(guān)鍵的是，經(jīng)過活性炭粉處理后，它能夠吸收乙烯氣體。乙烯是推動水果和蔬菜成熟的激素，對其進行吸收可有效延緩果蔬的成熟過程。在實驗室實驗中，用這種活性炭改性的生態(tài)氣凝膠可以將腐爛過程至少延遲 14 天。并且，改良后的生態(tài)氣凝膠對乙烯的吸收能力是商用高錳酸鉀乙烯吸收劑的 6 倍。該團隊已經(jīng)為這種新型氣凝膠申請了專利，其成本約為每平方米 20 至 35 美元，有望為食品保鮮和廢水處理提供廉價的解決方案。 2、西北農(nóng)林科技大學馮憲超教授的研究 馮憲超教授團隊利用納米銅粒子的綠色制備技術(shù)及納米銅粒子 - 脂質(zhì)體包埋技術(shù)，制備出具有良好抑菌活性的脂質(zhì)體 - 納米銅粒子（lip - cunps），再進一步利用殼聚糖、雙醛淀粉和 lip - cunps 制備出 cd/lip - cunps 氣凝膠墊。該氣凝膠墊可通過吸水和抑菌作用使冷鮮豬肉的貨架期延長至 14 天。利用羧甲基纖維素、海藻酸鈉、殼聚糖原位合成制備納米銀粒子，其中利用羧甲基纖維素制備的納米銀粒子抑菌活性較好且性質(zhì)穩(wěn)定。進一步利用細菌纖維素和檸檬酸制備 cmc/bc/ca - agnps 氣凝膠墊，該氣凝膠墊通過吸水和抑菌顯著延長了冷鮮牛肉的貨架期。 3、中國儲備糧管理集團的應用試驗 隨著能源節(jié)約和環(huán)境保護日益成為全球共識，氣凝膠因其出色的隔熱性能，在建筑、航空航天、汽車、電子等領(lǐng)域的應用逐漸擴大。預計未來幾年，隨著新能源、新材料等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，氣凝膠行業(yè)將繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢。 結(jié)論 氣凝膠作為一種新型的保溫材料，在保鮮領(lǐng)域具有巨大的創(chuàng)新潛力和應用價值。其獨特的納米多孔網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、卓越的隔熱性能、環(huán)保無毒、耐久性強等特點，使其在保鮮冷庫中具有優(yōu)異的應用優(yōu)勢。通過實際案例的分析，我們可以看到氣凝膠在醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的應用已經(jīng)取得了顯著的成效。隨著科技的不斷進步和人們對食品保鮮要求的不斷提高，氣凝膠在保鮮領(lǐng)域的應用前景將更加廣闊。未來，氣凝膠有望與智能技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)出更多新型的氣凝膠材料，并拓展到其他保鮮領(lǐng)域，為保鮮行業(yè)的發(fā)展帶來更多的創(chuàng)新和機遇。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_556483.html 來源：賢集網(wǎng) 著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請注明出處。 |
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