安装过程

产品安全仍然是食品生产商的首要任务。高质量的原材料，严格的生产工艺以及包装类型和技术是影响产品安全的主要因素，有助于在产品的整个货架期内保持高营养和感官特征。导致烘焙产品变质和货架期缩短的最常见因素是：微生物生长、老化、水分损失/增加。“延长烘焙产品的货架期通过应用MAP包装技术，可以避免上述因素并延长烘焙产品的货架期。烘焙产品通常采用高CO2浓度包装，并最大限度地降低残留O2水平，几项研究证明了高CO2在降低烘焙产品老化率方面的积极作用。这意味着烘焙产品包装需要用N2和CO2等混合气体冲洗包装中的大部分O2。在烘焙行业，乙醇作为防腐剂会在密封前喷入或注射到包装中，或者通过使用卡片、含有粉末状硅胶的小袋添加。但乙醇会干扰用于质量控制和保证的气体分析仪的O2传感器，需要注意使用正确的传感器方案，保证测试数据的准确性和可重复性。烘焙产品的天然孔隙结构，在储存过程中更容易释放O2到包装的顶部空间中，因此O2含量很难降至最低。在线MAP监控让一切处于控制之中，减少对操作人员的依赖，节省气体并提高您的整体质量控制。MAP可以确保正确比例的气体混合物（CO2/N2）存在于包装的顶部空间中，并将残余O2降至最低。在线气体分析仪是一种实时监测每个包装内氧气和二氧化碳浓度的仪器。一旦参数超出预设限值，分析仪会提醒操作员或自动停止包装线，用户可以完全控制流程并实现可追溯性。烘焙产品MAP应用参考“助力可持续包装的研发供应商为了实现可持续包装的目标，通过引入新材料和不同的解决方案来实现。减少、再利用、回收——这三个概念总结了包装专业人员面临的主要挑战。常见的解决方案：- 减小厚度- 单一材料和功能涂层的使用- 引入新的生物基、生物源可堆肥材料- 回收材料的使用- 纸基材料，可能与其他材料和涂层结合在包装过程中，材料会受到机械和热应力的影响，了解整个供应链过程中包装材料如何反应变得极其重要。这些“新”包装材料的引入已被证明在保护食品免受机械应变方面是有效的，但它增加了确保阻隔性能和密封完整性的挑战。即使包装最初是密封的，几天、几周或几个月后，由于环境变化或运输等其他物理因素破坏，它也可能失去密封完整性。破损的包装可能导致食品流失或变质，除了造成食物、材料、资源的不可持续和浪费外，它更损害了品牌声誉或因误食影响到生命安全。因此，包装类型和包装完整性对烘焙产品是否会暴露在高O2环境中、在储存过程中返潮或水分蒸发、添加的气体混合物（CO2+N2）泄漏等有重大影响。除了选择具有适当阻隔性能的包装材料外，确保包装密封无泄漏更是重要保障。“烘焙包装的密封完整性测试通过选择标准化程序，就可以对包装进行密封完整性测试。通过产生的数据帮助用户选择正确的包装解决方案。它还提供时间、温度、压力、不同密封系统的有效性等信息，以帮助设置正确的包装线密封参数。最常见的标准规范用户使用特定的国际测试规范来建立密封完整性和泄漏测试的程序。最常见的标准是：ASTM F-1140、F-2054、F-2095、F-2096、ISO 11607等。MOCON已经开发、销售和服务用于食品包装（MAP）应用的气体分析仪和泄漏检测设备40年了，MOCON了解不同食物的成分以及它们对MAP气体的反应，我们可以帮助您顺利过渡到MAP包装延长产品的货架期，配合我们的包装泄漏检测设备，保证生产线上的每一个产品的密封完整性。

超高分子量嵌段共聚物自组装的挑战 嵌段共聚物（BCPs）是一种特殊材料，具有两个或以上化学上不同的单体单元形成不连续的高分子嵌段，转而又以共价键连接在一起。在融化相，这些材料组成嵌段之间的热力学不相容造成微相分离。这导致了周期性纳米材料（四种常见结构见图1）的形成，它们的形态可以通过改变分子组成来控制，而它们的尺寸和周期性则由分子量的变化来决定。它们的结构和组成多样性提供了获得多种表面纳米结构的可能性，这些表面纳米结构可用于大量应用，例如纳米电子学、抗反射涂层、光学活性表面化学传感器或药物输送。图1. 四种基本共聚物结构。 对于使用可见光的光电应用，需要具有横向周期性大于150nm的BCPs。因此，出现了一种子类材料，叫做超高分子量（UHMW）嵌段共聚物。长链聚合物的高度缠结特性形成了这些BCPs，但是却引起了自组装过程的其他问题。尤其是相分离的缓慢开始使得近乎所有过程都不适合工业应用。近期，一组来自都柏林大学、波尔多大学和谢菲尔德大学的研究人员提出了UHMW BCPs(800kg/mol)的超快自组装的方法，在气相溶剂退火法（SVA）阶段利用可控的溶胀动力学，从而退火时间与平常数小时或数天相比将缩短到分钟。在他们的研究工作中，证明了通过快速并控制使膜膨胀到非常高的溶剂浓度，有可能在10分钟内诱导UHMW poly(styrene)-b-poly-2-vinylpyridine (PS-b-P2VP)系统的相分离。为了得到这个结果，大量研究了干膜厚度、聚合物膜内溶剂浓度、溶胀时间和速率对BCP膜的形态和结构演化的影响。GISAXS测试揭示了溶剂浓度对UHMW嵌段共聚物结构的影响 具有高分子量体系的长聚合物链在干膜中显示有较高的链缠结。已知UHMW BCP的聚合物流动性是高度依赖于溶胀比的，那在SVA过程中通过向BCP膜中加入相对中性的溶剂是有可能解决这一问题的。这样溶剂的分子将在两个嵌段之间产生屏蔽作用，从而减少聚合物之间的相互作用。在上述研究中，选用了氯仿和四氢呋喃（THF）的混合物作为退火溶剂。 随后用掠入射小角X射线散射（GISAXS）研究166nm的BCP膜在宏观区域上随溶剂浓度变化的形态演变。与透射模式下的SAXS实验相比，掠入射模式（X射线光束在样品表面反射）转变成了表面敏感探测技术，在大表面区域上分析材料的结构且无需额外的样品制备。如图1所观察到的，通过GISAXS测试随着溶剂浓度的增加，内部结构发生了明显的变化。铸膜样品只出现微弱的散射点，表明表面主要是无序的胶束结构。随着溶剂浓度的增加，从GISAXS散射图谱上明显看出，ϕs~0.80以下，BCP链仍处于缠结状态而无法自组装成界限清晰的微区。只有在浓度等于或高于0.8时，有序垂直层状形态才开始逐步形成。使用散射峰的位置，计算结构在ϕs = 0.83和ϕs = 0.86的平面域间距分别是（~ 184 nm）和（~ 191 nm）,而一旦溶剂浓度的值达到0.88结构会失序。图2.（a-h）二维GISAXS散射数据。8个图中显示PS-B-P2VP膜的形态随退火溶剂浓度ϕs的变化而变化。（i）在每个样品的Yoneda位置的1DGISAXS图像。强度分布显示为一阶散射峰，二阶散射峰分别用红色和蓝色表示为1和2。 铸膜（在没有溶剂的情况下测试）出现一个弱散射峰，用绿色表示为m。 通过AFM分析对这些值进行了进一步的证实，并且典型的FIB/SEM实验结果证明层状结构在整个膜上的延伸。为了证明BPC结构的传输能力，自组装膜也被用作模板制备金属氧化物纳米结构。这些材料也被进一步用作硬膜，来生产统一的高宽比硅纳米壁结构（高500nm，间距190nm）。 这一研究工作为超高分子量嵌段共聚物在工业适用的时间内通过高精度气相退火进行自组装的可行性奠定了基础。在大约10分钟的时间内实现了相分离，产生了间距超过190nm的层状特征。在整个过程中，GISAXS测量与其他探测技术共同用于控制过程的效率并评估不同参数的影响。

【科学背景】随着纳米科技的快速发展，无序胶体颗粒的自组装成为了研究的热点，特别是对于构建层次结构纳米材料的需求日益增加。在这个背景下，胶体液晶相和超晶格的形成引起了广泛关注。这些结构具有重要的电、光、催化、机械、离子/分子传输和能源等功能材料应用潜力。其中，无机纳米片由于其多样的材料和功能性质，以及自发形成的介相，备受关注。然而，由于纳米片尺寸的多分散性和不规则形状，精确设计其组装结构和功能成为了一个挑战。现有研究主要集中在液晶相和一维超晶格的组装，但由于结构的不可逆性和限制，微细的结构控制变得困难。此外，纳米片的表面性质以及与其他功能物种的组合设计也是一个待解决的问题。为了解决这些问题，日本东京大学Takashi Kato教授、Nobuyoshi Miyamoto教授在“Science Advances”期刊上发表了题为“Monodisperse nanosheet mesophases”的研究论文，引起了不小的关注！他们通过调控纳米片之间的微弱吸引相互作用和熵相互作用，成功地实现了单分散钛酸盐纳米片形成高度调控的超结构介相。通过使用透射电子显微镜、偏光光学显微镜、小角度X射线散射和共聚焦激光扫描显微镜等技术，他们详细研究了纳米片组装过程，并实现了对介相的可逆调控。【科学亮点】(1) 实验首次展示了通过微调弱吸引相互作用和熵相互作用，单分散的钛酸盐纳米片（mNSs）可逆地形成高度调控的超结构介相。（2）通过透射电子显微镜（TEM）、偏光光学显微镜（POM）、小角度X射线散射（SAXS）和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）等技术，作者清晰地观察到了柱状纳米纤维（ColNFs）、柱状向列液晶（ColNF-Nems）和ColNF束（ColNF-Buns）的可逆形成。(3) 实验结果表明，控制对离子浓度、纳米片浓度、溶剂和温度等条件可以精确调控所形成的超结构介相，这为层次结构纳米制造提供了新的可能性。此外，相较于之前报道的单分散纳米片系统，本研究所使用的钛酸盐mNSs是唯一的阴离子系统，为通过与阳离子功能物种的组合进行材料设计提供了新的思路。【科学图文】图1：由离子强度和纳米片浓度控制的mNSs的ColNFs、ColNF-Nem和ColNF-Buns的形成。图2. mNS/水/EtOH胶体溶液的乙醇浓度依赖性的介相形态。图3. 不同阳离子种类的插层进入ColNFs。图4. 温度控制下TBA+/mNS水胶体的介相形成。【科学结论】本文揭示了通过微调弱吸引相互作用和熵相互作用，可以实现对无机纳米片的高度控制自组装，从而形成具有特定结构和功能的超结构介相。这一研究为设计和合成具有特定功能的纳米材料提供了新的思路和方法。通过理解纳米片自组装的机制，作者可以进一步探索材料自组装的规律，从而设计出更加复杂和多样化的纳米结构，拓展材料的应用领域。此外，本研究还为开发具有自修复功能的新型材料奠定了基础，这对于解决传统材料在应用过程中的损伤和老化问题具有重要意义。通过将这一方法应用于其他材料体系，可以为电子学、光学、催化剂等领域的材料设计和应用提供新的思路和可能性。原文详情：Nobuyoshi Miyamoto et al. ,Monodisperse nanosheet mesophases.Sci. Adv.10,eadk6452(2024).DOI:10.1126/sciadv.adk6452