Wiederverwendbares "Gelee-Eis" hält Dinge kalt - ohne Schmelzwasser
Anwendungen: Kühlung von Meeresfrüchten ohne Kontamination
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Egal, ob es zerkleinert oder gewürfelt wird, Eis schmilzt irgendwann zu einer Pfütze - eine Alternative namens Gelee-Eis tut das nicht. Die Forscher Jiahan Zou und Gang Sun haben ein einstufiges Verfahren entwickelt, um das wiederverwendbare, kompostierbare Material aus Gelatine herzustellen, dem gleichen Bestandteil wie die wackeligen Desserts. Da gefrorenes Gelee-Eis beim Auftauen nicht ausläuft, ist es ideal für Lebensmittelversorgungsketten und den Transport von Medikamenten. Das Team erforscht auch proteinbasierte Strukturen für lebensmittelsichere Beschichtungen und im Labor gezüchtete Fleischgerüste.
elly ice ist ein wiederverwendbares und kompostierbares Kühlmaterial, das nicht wie normales Eis schmilzt und zu einer Sauerei wird.
UC Davis
Das Gelee-Eis-Projekt begann mit einer Frage, die Luxin Wang, Lebensmittelwissenschaftlerin an der University of California, Davis, an Zou und Sun stellte. Wang sah, wie das Eis in den Vitrinen von Lebensmittelgeschäften mit Meeresfrüchten schmolz und machte sich Sorgen, dass das Schmelzwasser Krankheitserreger verbreiten und die gesamte Vitrine kontaminieren könnte. Sie fragte, ob die Forscher ein wiederverwendbares Material herstellen könnten, das wie normales Eis funktioniert, aber keine potenziell kontaminierte Pfütze erzeugt.
Die Inspiration für das neue Material kam vom Einfrieren von Tofu. Sun, ebenfalls Materialwissenschaftler an der UC Davis und Berater von Zous Forschungsarbeit, erklärt: "Gefrorener Tofu behält sein Wasser im Inneren, aber wenn man ihn auftaut, gibt er das Wasser ab. Also haben wir versucht, dieses Problem mit einem anderen Material zu lösen: Gelatine."
Gelatineproteine haben zwei Eigenschaften, die die Forscher wollten: Sie sind lebensmittelecht, und ihre langen Stränge verbinden sich miteinander und bilden Hydrogele mit winzigen Poren, die im Gegensatz zu Tofu Wasser speichern. Die ersten Tests mit den aus diesem natürlichen Polymer (auch Biopolymer genannt) hergestellten Hydrogelen waren erfolgreich. Das Wasser blieb innerhalb der Poren, während es Phasenwechsel von Flüssigkeit zu Eis und wieder zurück durchlief, ohne die Strukturen zu beschädigen oder aus dem Hydrogel auszutreten.
Im Laufe der Jahre hat Zou die Formel und die Produktionsmethoden für Hydrogele auf Gelatinebasis optimiert. Jetzt verfügt sie über ein praktisches, einstufiges Verfahren zur Herstellung von Gelee-Eis, das zu 90 % aus Wasser besteht und wiederholt mit Wasser oder verdünntem Bleichmittel gewaschen, eingefroren und aufgetaut werden kann. Das kühlende Material wackelt und quetscht bei Zimmertemperatur. Wenn es jedoch unter den Gefrierpunkt von Wasser, d. h. unter 32 Grad Fahrenheit (0 Grad Celsius), abgekühlt wird, geht es in einen festeren, solideren Zustand über.
"Im Vergleich zu normalem Eis derselben Form und Größe hat Geleeeis eine bis zu 80 % höhere Kühleffizienz - das ist die Wärmemenge, die das Gel durch Phasenwechsel absorbieren kann", sagt Zou, die bei der Präsentation der neuesten Version von Geleeeis auf der ACS Fall 2025 mehr darüber erzählen wird. "Und wir können das Material wiederverwenden und die Wärmeabsorption über mehrere Gefrier-Tau-Zyklen hinweg beibehalten, das ist ein Vorteil gegenüber normalem Eis."
Das Team kann Geleeeis in 0,45-Kilogramm-Platten herstellen, ähnlich wie die derzeit im Handel erhältlichen Gel-Kühlpackungen, die sperrige Plastikhüllen haben. Das neue Kühlmaterial hat jedoch Vorteile gegenüber Kühlpacks oder Trockeneis: Es lässt sich an jede Form und jedes Design anpassen und ist kompostierbar. In einer Reihe von Experimenten verbesserte das kompostierte Gel das Wachstum von Tomatenpflanzen, wenn es auf die Blumenerde aufgetragen wurde. Und da das Kühlmaterial keine synthetischen Polymere enthält, sollte es auch kein Mikroplastik erzeugen.
Zou und Sun sind der Meinung, dass Geleeeis, das ursprünglich für die Konservierung von Lebensmitteln entwickelt wurde, vielversprechend für den medizinischen Versand, die Biotechnologie und den Einsatz in Gebieten mit begrenztem Wasserangebot für die Eisbildung ist.
Derzeit gibt es Lizenzen für die Geleeeis-Technologie. Zou hofft, dass dies bedeutet, dass das Kühlmaterial den Verbrauchern als schmelzwasserfreie, lebensmittelsichere und kompostierbare Alternative zu Eis zur Verfügung stehen wird. Sie räumt jedoch ein, dass noch einige Schritte in den Bereichen Marktanalyse, Produktdesign und groß angelegte Produktionstests notwendig sind, bevor die Technologie kommerziell genutzt werden kann.
Doch während sich das Gelee-Eis auf Gelatinebasis seinen Weg auf den Markt bahnt, interessiert sich Zou auch für andere natürliche Biopolymere. Sie hat ihre Forschung auf pflanzliche Proteine ausgeweitet, die als Nebenprodukte in der Landwirtschaft anfallen, wie z. B. Sojaproteine, um nachhaltigere Materialien herzustellen. Ihr Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung von Sojaproteinen für abnehmbare Arbeitsplattenbeschichtungen und zelluläre Gerüste für gezüchtetes Fleisch. Auf der ACS Fall 2025 wird sie mehr über diese Arbeit vorstellen.
"In meiner Forschung habe ich erkannt, wie mächtig Mutter Natur bei der Entwicklung von Biopolymeren ist und welche enormen Möglichkeiten sie bieten", sagt Zou. "Ich glaube, dass es erstaunliche Produkte aus Biopolymeren geben wird, da die Materialien selbst uns lehren, wie wir mit ihnen arbeiten können."
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