بسته بندی هوشمند چیست؟

همواره استفاده از بسته بندی مناسب یکی از عوامل تاثیر گذار روی افزایش تقاضای محصول و پتانسیل صادراتی است.

در این زمینه می توان به حرکت کشور های پیشرفته در زمینه بسته بندی هوشمند اشاره نمود که توانسته است ارز آوری بالایی برای هر کشور داشته باشد و حتی باعث پیشرفت در جهت صادرات مواد غذایی و انواع میوه و سبزی شده باشد.

امروزه حجم ضایعات مواد غذایی در بسیاری از کشورها بالاتر از تعداد گرسنگان در کشور های قحطی زده می باشد که به نوعی می توان با حل مشکل بسته بندی کالا ها نه تنها باعث کنترل قیمت مواد غذایی در کشور شد بلکه بسیاری چالش های زیست محیطی و اجتماعی انسان ها را نیز حل و فصل شود.

بسته بندی هوشمند سیستمی است كه قادر به انجام عملكردهای هوشمندانه (نظیر تشخیص، حس كردن، ثبت كردن، ردیابی، ارتباط و به كاربردن منطق علمی ) به منظور تسهیل تصمیم گیری در جهت افزایش زمان ماندگاری، افزایش ایمنی، بهبود كیفیت، فراهم كردن اطلاعات و هشدار درباره مشكلات احتمالی است.

خصوصیت منحصر بفرد در قابلیت آن برای ارتباط است، از آنجایی كه بسته بندی و ماده غذایی در سرتاسر چرخه عرضه مداوما با هم حركت می كنند، بسته بندی بهترین همراه ماده غذایی بوده و برای ارتباط با ماده غذایی، در بهترین شرایط قرار دارد.

بر اساس این تعاریف، یك بسته بندی اگر دارای توانایی ردیابی فرآورده، حس كردن محیط داخلی و خارجی بسته و سایر ملاحظات باشد، هوشمند است.

بسته بندی هوشمند تنها شامل ایجاد تغیرات در بسته بندی محصول جهت افزایش ماندگاری ماده غذایی درون آن بلکه می توان شیوه های نوین بسته بندی را که برای ایجاد حس بهتر در مصرف کننده هنگام خرید محصول ایجاد می شود را نیز شامل آن دانست که از جمله اقدامات در این خصوص می توان به تعبیه سنسور های تشخیص دهنده سلامت ماده غذایی اشاره نمود که می توانند باعث افزایش اطمینان مصرف کننده از سلامت ماده غذایی شود.

در این زمینه می توان به بسیاری برچسب های هوشمندی اشاره نمود که با قرار گیری در محیط بسته بندی می توانند به صورت خودکار فعال شده و جایگزین بسیار مناسبی بجای چاپ تاریخ تولید روی محصولات می باشد که به راحتی قابل تغیر است.

در این زمینه شرکت های بسیاری اقدام به طراحی برچسب و سنسور های هوشمندی پرداخته اند که اغلب از تکنولوژی نانو مواد بهره برده اند.

به طور مثال می توان به طراحی برچسب هایی اشاره نمود که با قرار گیری در بسته حاوی گوشت قرمز با گذر زمان تغیر رنگ داده و در صورتی که تاریخ انقضا محصول برسد رنگ سنسور به شدت تغیر می کند و مصرف کننده از خرید آن خودداری می کند.

از جمله مزایای این روش نسبت به چاپ تاریخ تولید می توان به امکان دنبال کردن و بررسی دما و شرایط نگهداری محصول حین انبارش و بسته بندی اشاره کرد.

در این روش در صورتی که محصول تحت شرایط نامناسبی نگهداری شود و روند فساد آن تسریع شود زمان انقضای مصرف آن کمتر خواهد شد که در روش های قدیمی نمی توان این تغیرات را مشاهده کرد و مصرف کننده تنها می تواند به تاریخ تولید آن اکتفا نماید که آن هم قابل تغیر می باشد و بسیاری سودجویان می توانند به راحتی آن را تغیر دهند.

سنسور تشخیص زمان مصرف میوه

برخی سنسور های دیگر نیز وابسته به نوع بسته بندی و محافظت ماده غذایی در برابر عوامل فاسد کننده همانند اکسیژن و نور خورشید می توانند مصرف کننده را از ورود این عوامل به محیط بسته بندی آگاه نمایند به طور مثال در صورتی که ماده غذایی به مدت 5 دقیقه تحت اکسیژن قرار بگیرد با تغیر جزیی رنگ سنسور مصرف کننده را آگاه می کند و در صورت وجود بیشتر اکسیژن در بسته بندی این تفاوت رنگی بیشتر ملموس خواهد بود.

سنسور تشخیص میزان حضور اکسیژن در بسته بندی

از جمله دیگر عوامل فاسد کننده مواد غذایی می توان به موضوع دما اشاره کرد. افزایش دما باعث افزایش سرعت روند رشد باکتری ها و تخریب ماده غذایی می شود و این موضوع باعث افت کیفیت ماده غذایی می گردد.

افزایش دما ممکن است حتی باعث فاسد شدن زود تر از موعد ماده غذایی شود و سلامت مصرف کننده را به خطر بیاندازد. 

از جمله معروف ترین سنسور های تشخیصی می توان به نشان گر دما و زمان (TTI)  اشاره نمود. همواره دو عامل مهم برای فاسد دما و زمان می باشند که در صورت آشنایی مصرف کننده با این دو عامل می توان سلامت ماده غذایی را تضمین نمود.

در این نشانگر ها می توان به راحتی با استفاده از تغیرات رنگ سنسور شرایط نگهداری با معیار دما و زمان را محاسبه کرد.

در ادامه به بررسی اجمالی روی بسته بندی هوشمند می پردازیم:

سنسورهای گاز: 

 استفاده از این سیستمها در شرایط كاربرد تكنیكهای بسته بندی  MAPو خلأ، می باشد. در بسته بندی MAP پروفیل اكسیژن و دی اكسیدكربن می تواند در طی زمان تغییر كرده و تحت تأثیر نوع فرآورده، تنفس، مواد بسته بندی، سایز بسته، نسبت های حجمی، شرایط نگهداری، سالم بودن بسته و غیره قرار بگیرد.

تعیین گازهای شاخص فضای بالای بسته میتواند سبب تعیین سریع و ارزان قیمت كیفیت فرآورده گوشتی و صحت بسته بندی آن شود. یك وسیله برای انجام این كار، تولید بسته بندی هوشمند در تركیب با تكنولوژی سنسور گازی، می باشد

بیوسنسورها: 

درك سریع، دقیق و درخط، برای آنالیز در محل آلوده كننده ها، تعیین و تشخیص پاتوژن ها و كنترل پارامترهای كیفی غذایی پس از فرآوری، بصورت یك نیاز تلقی می شود.

در كل، بیوسنسور یك وسیله آنالیز كننده فشرده است كه اطلاعات مربوط به واكنش های بیوشیمیایی را تشخیص داده، ثبت نموده و منتقل می سازد.

این وسیله هوشمند دارای دو جزء اولیه است: یك بیورسپتور كه آنالیت هدف را تشخیص می دهد و یك مبدل كه سیگنال های بیوشیمیایی را به پاسخ الكتریكی قابل اندازه گیری تبدیل می كند

بیورسپتور یك ماده ارگانیك یا بیولوژیكی است، نظیر یك آنزیم، آنتیژن، میكروب، هورمون یا اسید نوكلئیك. مبدل، بر اساس پارامترهای مورد اندازهگیری، می تواند به فرمهای مختلفی )نظیر الكتروشیمیایی، اپتیكال، صوتی( وجود داشته باشد.

شناساگرها:
 
شناساگر سالم بودن بسته : به استثنای بسته بندی  MAPكه حاوی مقادیر بالای اكسیژن برای گوشت تازه )برای افزایش رنگ( است، بسیاری از موادغذایی در اتمسفر دارای اكسیژن پایین ) 0-2درصد( بسته بندی می شوند. در این موارد نشت معمولا سبب افزایش چشمگیر غلظت اكسیژن می شود.

تعداد زیادی شناساگر دیداری اكسیژن حاوی رنگ های اكسایش-كاهش اختراع شده اند. این تجهیزات به عنوان شناساگرهای نشت به ترتیب در استیك های تكه ای و قطعات پیتزای گوشت بستهبندی شده بصورت ، MAآزمون شده اند.

معایب این تجهیزات عبارت است از حساسیت بالا )تقریبا 0/1درصد غلظت اكسیژن برای تغییر رنگ نیاز است(، یعنی شناساگرها به اكسیژن باقی مانده در بسته MA حساس هستند( و برگشت پذیری )در جایی كه اكسیژن افزایش یافته ناشی از نشت، در طی رشد میكروبی متعاقب مصرف گردد، نامطلوب است

شناساگر تازگی:

 نمایشگرهای تازگی اطلاعات كیفی مستقیمی از فراورده فراهم می كنند كه نتیجه رشد میكروبی یا تغییرات شیمیایی در فراورده غذایی می باشد.

كیفیت میكروبیولوژیكی ممكن است بواسطه واكنش های میان شناساگرهای داخل بسته و متابولیت های رشد میكروبی، تشخیص داده شود.

تغییر در غلظت اسیدهای آلی نظیر -nبوتیرات، -لاكتیك اسید –d لاكتات و استیك اسید در طی نگهداری به عنوان متابولیت های شاخص برای تعدادی از فراورده های گوشتی، پتانسیلی را فراهم می آورند. شناساگرهای pH بر پایه رنگ، دارای پتانسیل استفاده به عنوان شاخص هایی از این متابولیت های میكروبی هستند.

شناساگرهای زمان-دما: 

 دما معمولا مهمترین فاكتور محیطی است كه همانند رشد میكروبی، بر كینتیك تنزلات فیزیكی و شیمیایی در فرآورده های غذایی، مؤثر است. شناساگرهای زمان-دما (TTIs) بسیار مفید هستند، زیرا در زمانی كه مواد غذایی در معرض دماهای نامناسب قرار گیرند، می توانند به مصرف كننده اطلاع دهند.

 TTIها معمولا برچسب های كوچك خودچسبی هستند كه بر روی ظروف حمل و نقل یا بسته های تك، چسبانده می شوند.

این برچسب ها دارای نشانه های بصری از پیشینه دمایی، در طی توزیع و نگهداری هستند، كه بخصوص برای هشدار در مورد دماهای نامناسب برای فرآورده های غذایی سرد شده یا فریز شده، مفید می باشند.

همچنین این شناساگرها برای تخمین باقیمانده زمان ماندگاری فرآورده فساد پذیر به كار برده می شوند TTI .هایی كه اخیرا بصورت تجاری در دسترس بوده اند شامل شماری از سیستمهای بر پایه انتشار ،بر پایه آنزیم و بر پایه پلیمر بوده اند. تمامی این ها دارای پتانسیل كاربرد در فراورده های گوشتی میباشند.

TTI های بر پایه انتشار:

 یك شناساگر است كه وابسته به انتشار استر رنگی اسید چرب در امتداد و یك ( افروزه) متخلخل ساخته شده از كاغذ خشك كن با كیفیت بالا می باشد. پاسخ قابل اندازه گیری، مسافت انتشار پیشروی كننده از مبدأ می باشد. دامنه مفید دمایی و مدت پاسخ TTIبوسیله نوع و غلظت استر تعیین می گردد.

TTI های بر پایه پلیمر:

 TTI های Lifelines Freshness Monitor و  Fresh-check بر پایه واکنش های پلیمریزاسیون وابسته به دما بوده که در آن کریستال های در استیلن از طریق پلیمریزاسیون افزایشی به پلیمر خیلی رنگی، پلیمره می شوند.

تحقیق و توسعه گروه صنعتی طب پلاستیک نوین