Un sistema sin necesidad de energía aprovecha la evaporación para mantener los productos frescos

Inspirado por la piel de camello, un nuevo material de dos capas podría proporcionar a traves de la evaporación un aumento del tiempo de refrigeración para preservar la frescura de productos perecederos.Los investigadores del MIT han desarrollado un sistema de dos capas de refrigeración pasiva, hecho de hidrogel y aerogel, que puede mantener los alimentos y los productos farmacéuticos enfriar durante días sin la necesidad de electricidad. En esta fotografía que muestra un primer plano del material de dos capas, la capa superior consta de aerogel y la capa inferior de hidrogel.
David L. Chandler | Oficina de noticias del MIT
Créditos: Cortesía de los investigadores


Los camellos han desarrollado un método aparentemente contrario a la intuición para mantener fresco mientras que la conservación del agua en un ambiente caluroso desierto: Tienen una gruesa capa de piel aislante. Aplicando esencialmente el mismo enfoque, los investigadores del MIT han desarrollado un sistema que podría ayudar a las cosas siguen como productos farmacéuticos o de productos frescos fresco en ambientes calurosos, sin necesidad de una fuente de alimentación.

La mayoría de la gente no pensaría de que llevaba un abrigo de pelo de camello en un día de verano caliente, pero, de hecho, muchas personas que viven en el desierto tienden a usar prendas de vestir exteriores pesados, esencialmente para la misma razón. Resulta que la capa de un camello, o la ropa de una persona, pueden ayudar a reducir la pérdida de humedad mientras que al mismo tiempo que permite suficiente evaporación del sudor para proporcionar un efecto de enfriamiento. Las pruebas han demostrado que un camello afeitado pierde 50 por ciento más humedad que el uno sin afeitar, en idénticas condiciones, dicen los investigadores.

El nuevo sistema desarrollado por ingenieros del MIT utiliza un material de dos capas para conseguir un efecto similar. capa inferior del material, en sustitución de las glándulas sudoríparas, se compone de hidrogel, una gelatina-como la sustancia que se compone principalmente de agua, contenida en una esponja-como matriz de la que el agua puede evaporarse fácilmente. Esto se cubre entonces con una capa superior de aerogel, jugando la parte de la piel, manteniendo el calor externa al tiempo que permite que el vapor pase a través.

Los hidrogeles se utilizan ya para algunas aplicaciones de refrigeración, pero las pruebas de campo y análisis detallados han mostrado que este nuevo material de dos capas, a menos de media pulgada de grosor, puede proporcionar enfriamiento de más de 7 grados Celsius durante cinco veces más largo que el hidrogel solo – más de ocho días frente a menos de dos.
Los resultados se reportan hoy en un artículo en la revista Joule, por el MIT postdoctorado Zhengmao Lu, estudiantes graduados y Elise Strobach Ningxin Chen, científico investigador Nicola Ferralis y el profesor Jeffrey Grossman, jefe del Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería.

El sistema, según los investigadores, podría ser utilizado para el envasado de alimentos para conservar la frescura y abrir mayores opciones de distribución para que los agricultores venden sus productos perecederos. También podría permitir medicamentos como las vacunas que se le mantenga de forma segura, ya que se entregan a lugares remotos. Además de proporcionar enfriamiento, el sistema pasivo, impulsado puramente por el calor, puede reducir las variaciones de la temperatura que los productos experimentan, eliminando picos que pueden acelerar el deterioro.

Ferralis explica que este tipo de materiales de embalaje podrían proporcionar una protección constante de los alimentos perecederos o drogas hasta el final de la granja o de la fábrica, a través de la cadena de distribución, y todo el camino a casa del consumidor. En contraste, los sistemas existentes que se basan en camiones refrigerados o instalaciones de almacenamiento pueden dejar huecos donde picos de temperatura puede ocurrir durante la carga y descarga. “Lo que ocurre en sólo un par de horas puede ser muy perjudicial para algunos alimentos perecederos”, dice.
Las materias primas básicas involucradas en el sistema de dos capas son de bajo costo – el aerogel está hecho de sílice, que es esencialmente la arena de playa, barato y abundante. Pero el equipo de procesamiento para realizar el aerogel es grande y caro, por lo que el aspecto requerirá un mayor desarrollo con el fin de ampliar el sistema para aplicaciones útiles. Pero por lo menos una compañía de lanzamiento ya está trabajando en el desarrollo de dicho tratamiento a gran escala para utilizar el material para fabricar ventanas aislantes térmicamente.

El principio básico de uso de la evaporación de agua para proporcionar un efecto de enfriamiento se ha usado durante siglos en una forma u otra, incluyendo el uso de sistemas de doble crisol para la conservación de alimentos. Estos utilizan dos vasijas de barro, uno dentro del otro, con una capa de arena en húmedo en el medio. evapora el agua de la arena a través de la maceta exterior, dejando el enfriador de olla interior. Pero la idea de combinar tales enfriamiento por evaporación con una capa aislante, como camellos y otros animales del desierto no, en realidad no ha sido aplicada a los sistemas de refrigeración de diseño humanos antes.

Para aplicaciones tales como el envasado de alimentos, la transparencia de los materiales de hidrogel y de aerogel es importante, permitiendo que el estado de los alimentos a verse claramente a través del paquete. Sin embargo, para otras aplicaciones tales como productos farmacéuticos o espacio de refrigeración, una opaca capa aislante se podría utilizar en su lugar, proporciona aún más opciones para el diseño de materiales para usos específicos, dice Lu, que fue el autor principal del artículo.

El material de hidrogel se compone de 97 por ciento de agua, que se evapora poco a poco. En la configuración experimental, se tardó 200 horas para una capa de 5 milímetros de hidrogel, cubierto con 5 milímetros de aerogel, perder toda su humedad, en comparación con 40 horas para el hidrogel desnudo. nivel de enfriamiento de este material de dos capas fue ligeramente menos – una reducción de 7 grados Celsius (aproximadamente 12,6 grados Fahrenheit) frente a 8 C (14,4 F) – pero el efecto era mucho más duradero. Una vez que la humedad se ha ido desde el hidrogel, el material a continuación, se puede recargar con agua por lo que el ciclo puede comenzar de nuevo.

Especialmente en los países donde el acceso a la electricidad es a menudo limitada en desarrollo, dice Lu, estos materiales podrían ser de gran beneficio. “Debido a que este enfoque pasivo de enfriamiento no se basa en la electricidad en absoluto, esto le da una buena vía para el almacenamiento y la distribución de los productos perecederos en general”, dice.

«Reimpreso con permiso de MIT News»



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