مقاله حاضر مروری اجمالی بر نوآوری های جدید در بسته بندی مواد غذایی و بررسی علمی این نوآوری ها دارد. این مقاله را مؤسسه کارشناسان مواد غذایی (Institute of Food Technologists) منتشر کرده است. نویسندگان این مقاله آرون برودی، بتی بوگوسو، جانگ هون هان، کلیر کوئل ساند و تارا مک هاک هستند. هم زمان با رشد و تکامل جهان صنعتی قابلیت حمل و نقل و کاربردی بودن کالاها اهمیت بیشتری پیدا می کند. در جامعه امروز افراد مایلند که امکان انجام دادن چند کار با هم را داشته باشند مثلا هنگام سفارش قهوه به اینترنت دسترسی داشته باشند، هنگام عبور از چهارراه، پیامک بفرستند یا اینکه هنگام رانندگی در خودروی شخصی، دی وی دی جدیدترین فیلم های موجود در بازار را تماشا کنند. در نتیجه جامعه مدرن دربرگیرنده میلیون ها انسان عجول است که چندین کار را هم زمان با هم انجام می دهند، نسلی که می خواهد با انجام هم زمان کارها از زمانی که در اختیار دارد، نهایت استفاده را ببرد. روند جهانی دسترسی به خدمات در حین انجام کار که موجب خشنودی و راحتی بیشتر افراد جامعه مدرن می شود در تمام ارکان فن آوری صنعتی از جمله ارتباطات، سرگرمی ها و بازی های رایانه ای و به طور خاص صنایع غذایی راه یافته است. به عنوان مثال مصرف کننده امروزی انتظار دارد که هنگام 7 دقیقه گرم کردن یک غذای آماده، بتواند از طریق اینترنت سفارش خرید لباس بدهد و یا با دوستان خود تبادل نظر کند.
صنایع غذای در طول سالیان متمادی توانسته است به تقاضا برای مواد غذایی مناسب و متنوع پاسخ گوید و صنعت بسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی نقش به سزایی در هموار کردن این راه داشته است. در قرن نوزدهم پیشگامانی همچونNicholas Appert، Louis Pasteur، Prescot Samuel C و Willieam L Underwood ایده های مربوط به صنعت بسته بندی مواد غذایی و محافظت از مواد غذایی را ابداع کردند. ایده هایی که حتی تا به امروز در این صنعت مطرح هستند. اما اختراعاتی مثل ساخت بطری های شیشه ای، پوشش سلفون، فویل آلومینیومی و ظروف پلاستیکی که در قرن بیستم روی داد به شکل چشمگیری، انعطاف پذیری صنعت مواد غذایی را بالاتر برد و آن را کاربردی تر کرد. پیشرفت های دیگری نظیر استفاده از مواد ضد میکروبی یا جاذب اکسیژن در ساخت ظروف مواد غذایی موجب شکل گیری رویه جدیدی در افزایش ماندگاری مواد غذایی و حفاظت آنها در برابر تأثیرات محیطی شد. با این حال روند فعلی عرضه محصولات غذایی در سطح جهان مثل افزایش فرآوری صنعتی غذاها، حجم بالای صادرات و واردات محصولات غذایی و کوتاه تر شدن زمان تهیه مواد غذایی تازه، صنعت بسته بندی محصولات غذایی را وادار می کند به دنبال راه کارهای جدیدتر وپیشرفته تر بسته بندی باشد. زمانی حفاظت و افزایش طول عمر مواد غذایی هدف اصلی صنعت بسته بندی این محصولات بود اما هم اکنون سهولت در کاربرد و آسانی مصرف هم به همان اندازه اهمیت یافته است. در این عرصه اهمیت عوامل دیگری همچون امکان ردیابی، تجهیز به نشان گرهای الکترونیکی و با دوام بودن نیز رو به افزایش است. بسیاری از پیشرفت های جدید صنعت بسته بندی مواد غذایی پاسخگوی این نیازها است.بسته بندی فعال و هوشمند مواد غذایی
بسته بندی هوشمند و فعال مواد غذایی علاوه بر به تأخیر انداختن عوامل محیطی مؤثر بر مواد غذایی، روشی پویاتر را برای حفظ نگهداری محصول به کار می گیرد. به عنوان مثال دو مقوله مهم در حفظ کیفیت ماده غذایی بسته بندی شده، کنترل میزان رطوبت و اکسیژن است. وجود اکسیژن در ظرف حاوی ماده غذایی موجب رشد میکروب های هوازی و کپک های قارچی می شود. به علاوه فعالیت های اکسیدی درون ظرف باعث ایجاد طعم و بوی ناخواسته و تغییر در رنگ و خصوصیات تغذیه ای ماده غذایی می شوند. به همین ترتیب وجود رطوبت در ظرف محتوی ماده غذایی ممکن است باعث ایجاد کلوخه در محصولات پودری شکل یا نرم شدن مواد غذایی ترد شود. به علاوه وجود رطوبت به رشد میکروب کمک می کند. از سوی دیگر، خشکی بیش از حد فضای درون ظرف نیز باعث کم آب شدن ماده غذایی می شود.در بسته بندی فعال، ظروف، شامل موادی هستند که این معضلات را برطرف می کند. مواد جاذب اکسیژن، در صورت استفاده، اکسیژن موجود در فضای ظرف را جذب کرده و به این ترتیب مانع رشد میکروب ها و حفظ طعم و کیفیت ماده غذایی می شوند. مواد منتشر کننده دی اکسید کربن می توانند رشد میکروب ها را در محصولاتی نظیر گوشت قرمز، گوشت مرغ و پنیر متوقف کنند. با استفاده از مواد جاذب رطوبت هم می توان مانع روان شدن و جمع شدن آب محصولات گوشتی درون ظرف شد. به علاوه هنگام بسته بندی محصول غذایی تازه، این مواد مانع از تشکیل قطرات ناشی از میعان بر جدار ظرف می شوند و می توانند میزان اکسیداسیون چربی ها را محدود نمایند. مواد کنترل رطوبت نیز میتوانند میزان رطوبت موجود در ظرف را در سطح مورد نظر حفظ کنند، به این ترتیب که اگر ماده غذایی خشک است، بخار آب ایجاد کنند یا اینکه نم اضافی که در طول درزها وشکاف های ظرف ایجاد می شود را جذب نمایند. از جمله جذب کننده های دیگری که در روش بسته بندی فعال مورد استفاده قرار می گیرند مواد جاذب گاز اتیلن و ضد میکروب ها هستند.در حالی که بسته بندی فعال دربرگیرنده روش های مؤثری برای کنترل اکسیداسیون، رطوبت و رشد میکروب است، بسته بندی هوشمند نظارت بر کیفیت ماده غذایی را آسان می کند. لیبل های نشان دهنده دمای محصول در طول زمان (TTIs)، معرف های نشان دهنده رسیده بودن محصول، حس گرهای زیستی و برچسب های RFID همگی از اجزای های بسته بندی هوشمند محسوب می شوند. اکثر این ابزارها هنوز کاربرد گسترده تجاری ندارند اما استفاده از لیبل های TTI وبرچسب های RFID رو به افزایش است. لیبل های TTI نقشی اساسی در نشان دادن سلامت محصول و تازگی آن دارند؛ با استفاده از این ابزار می توان بر شرایط نگهداری ماده غذایی نظارت داشت و محصولاتی را که مناسب مصرف هستند، مشخص کرد. این موضوع به ویژه هنگامی که محصول غذایی در معرض شرایط نامناسبی مانند گرم یا سرد بودن بیش از حد محیط نگهداری قرار گیرد، اهمیت فوق العاده ای پیدا می کند. در مورد مواد غذایی که نباید منجمد شوند، لیبل TTI می تواند نشان دهد که آیا ماده غذایی به طور نادرست در معرض دمای زیر انجماد قرار گرفته است یا خیر. از سوی دیگر، با استفاده از این برچسب ها می توان مشخص کرد که آیا مواد غذایی حساس به گرما در معرض گرمای بیش از حد قرار گرفته اند یا خیر و در صورت قرار داشتن در چنین محیطی مدت زمانی که دمای محصول بیش از حد مجاز بوده است چقدر بوده است.
با استفاده از سیستم های RFID که متشکل از برچسب ها، دستگاه خواننده و سیستم رایانه ای است، می توان به شکل بی سیم و از راه دور وضعیت ظروف مواد غذایی را تحت نظارت قرار داد. این محصول کاربردهای متعددی در صنایع محصولات غذایی دارد؛ از تسهیل امکان ردیابی محصول گرفته تا افزایش بهره وری در زنجیره تامین محصول. اما شاید مهم ترین کاربرد این سیستم تسریع در جابجایی موجودی کالاها و امکان ردیابی آنها باشد. سیستم RFID در بسیاری از مراحل عملیاتی زنجیره تامین حصولات غذایی مفید واقع می شود. بسط و توسعه یک سازوکار هوشمند بسته بندی مواد غذایی که ضامن سلامت و کیفیت محصول باشد، نیازمند جا افتادن استفاده از فناوری RFID در صنعت محصولات غذایی و یکپارچه شدن مباحث علم تغذیه است. پیش از این شرکت های زنجیره ای بزرگی نظیر Wal-Mart و Home Depot فناوری RFID را مورد استفاده قرار داده اند، از این رو اهمیت سیستم های RFID در زنجیره تامین در حال افزایش است. استفاده از سیستم RFID امکان ردیابی و مشخص نمودن منابع تأمین ماده غذایی را به عرضه کنندگان می دهد. امری که ضامن کیفیت و سلامت محصول است. از این رو فروشندگان محصولات غذایی در پی راه های ادغام این فناوری در مدیریت زنجیره تأمین کالاهای خود هستند.جدول 1. میزان عبور اکسیژن (OTR با یکای cm^3m^(-2)d^(-1)atm^(-1) در دمای 23 درجه سانتی گراد و 50 درصد RH) ومیزان عبور بخار آب (WVTR با یکای gm^(-2)d^(-1) در دمای 23 درجه سانتی گراد و 75 درصد RH) فیلم های کامپوزیت PET (12 میکرومتری). منبع Lange and Wyser, 2003.
حفظ کیفیت مواد غذایی که طعم و رایحه فرار دارند
از دست رفتن طعم و رایحه مواد غذایی به خصوص آن هایی که طعم و رایحه ای فرار دارند، یکی از معضلات صنعت بسته بندی است. این موضوع ناشی از سرعت وحجم بالای قرار دادن ماده غذایی دورن ظرف بسته بندی است. به عنوان مثال، تماس مستقیم میان ظرف و ماده غذایی باعث می شود برخی از مواد تشکیل دهنده جدار ظرف به ماده غذایی مهاجرت کرده وعلاوه بر به خطر انداختن سلامت ماده غذایی طعم و بوی آن را نیز تغییر دهند. یکی از مسائل مطرح شده، جذب ناخواسته طعم و بوی ماده غذایی توسط مواد موجود در جداره ظرف است که تحت عنوان "زوال طعم" (flavor scalping) نامیده می شود (تصویر 1 را ببینید). غالب مسائل ناشی از تغییر یا از میان رفتن طعم و بوی مواد غذایی در ظروف پلاستیکی رخ می دهد، به خصوص مشتقات پلی اتیلن باعث جذب طعم و بوی فرار مواد غذایی می شود. مهاجرت مواد جداره ظرف به ماده غذایی و یا از میان رفتن طعم و بوی آن به علت جذب شدن در مواد جداره ظرف، هردو ناخوشایند است چرا که کیفیت غذا را پایین آورده و باعث عدم اطمینان مصرف کننده به محصولات غذایی بسته بندی شده می شود. راه پاسخ گویی به این مشکلات استفاده از مواد کنترل کننده جذب گاز یا موادی است که خاصیت ممانعت کنندگی دارند. مواد جاذب بو، می توانند مولکول های گازی ناخواسته ای را که باعث ایجاد بوی نامناسب درون فضای ظرف می شود جذب کنند. این مولکول های گازی ممکن است از مواد فراری که در ساخت ظرف به کار رفته ناشی شود یا حاصل فعالیت های شیمیایی، میکروبی، جذب اکسیژن باشد. عملکرد مواد جاذب بو همانند همان فرآیندی است که در "زول طعم" رخ می دهد با این تفاوت که این مواد مولکول های گازی ناخواسته را جذب می کنند. این مولکول ها می توانند مشتقات گوگردی، اسید های آمینه ناشی از تجزیه پروتئین، آلدئیدها و کتون ها یا مواد تلخ مزه باشند. استفاده از مواد ممانعت کننده در ساخت ظرف میزان جذب، واپس دهی و انتشار گاز و مایع درون فضای ظرف را کاهش می دهد و به این ترتیب موجب حفظ کیفیت ماده غذایی می شود.
تصویر 1. چگونگی تأثیر آرایش و تمرکز مولکول های جدار ظرف وماده غذایی بر میزان انتقال آن ها A : نقل مکان اجزای به کار رفته در ساخت ظرف به ماده غذایی B: میزان جذب طعم و رایحه ماده غذایی توسط ظرف. K ضریب تفکیکی مهاجرت مولکول ها نام دارد.
علاوه بر این این مانع از نفوذ اکسیژن وبخار آب به درون ظرف می شوند. استفاده از ترکیبات پلیمری، ورقه ها و پوشش های فلزی همگی از راه های بالا بردن سطح ممانعت کنندگی ظرف هستند (جدول 1 را ببینید). ابزارهای ابتکاری دیگری نیز برای بالا بردن خاصیت ممانعت کنندگی جداره ظرف وجود دارد؛ پوشاندن فیلم های سیلیکا اکساید PET و کامپوزیت های پلاستیکی با روکش شفافی از نانو ذره ها که به روش رسوب گذاری خلاء (vacuum-deposited) یا رسوب گذاری پلاسما (plasma-deposited) انجام می شود از جمله این روش ها است.
رشد وتوسعه صنعت بسته بندی غذاهای آماده
روش های ابتکاری دیگر در حوزه صنعت بسته بندی غذاهای آماده رخ داده است. با توجه به اینکه مصرف کنندگان بخش عمده ای از درآمد خود را به سفارش غذاهای آماده اختصاص می دهند نقش بسته بندی محصول در تضمین کیفیت و سهولت استفاده از غذا پررنگ تر می شود. با ساخت ظروف جدیدی که به منظور طولانی کردن عمر ماندگاری و امکان ردگیری محصولات غذایی طراحی می شود احتمال رخ دادن اشکال در کیفیت یا خراب شدن ماده غذایی کاهش می یابد. با این وجود مسائل مربوط به نحوه گرم کردن غذای آماده به قوت خود باقی است. ظروف جدیدی مثل CuliDish به رفع این مشکلات کمک می کند. ظروف CuliDish به گونه ای طراحی شده اند که هر ظرف می تواند هم غذای گرم شدنی وهم غذایی که نیاز به گرم شدن ندارد (مثل سالاد) را در خود جای دهد و بدون نیاز به جدا کردن این دو نوع غذا می توان کل ظرف را درون ماکروفر قرار داد. ابداعاتی که به حوزه حرارت و حفظ دما مربوط می شوند موجب شده اند، امکان به خطر افتادن سلامت غذا در اثر گرم کردن نادرست کاهش یابد. بر اساس شواهد آماری تنها 60 درصد مصرف کنندگان غذا را در خانه گرم کرده و مصرف می کنند و 20 درصد آنها غذا را در حال حرکت به سوی محل کار یا اماکن دیگر مصرف می کنند. در نتیجه، بسیاری از نوآوری های این صنعت مربوط به طراحی ظروف غذا به شکلی است که در حال حرکت قابل مصرف بوده و هم زمان چند نوع غذا (غذای گرم، سالاد، دسر،...) را در خود جای دهد. تقاضای بالا برای ظروف مخصوص مصرف غذا در حال حرکت باعث شده است، تنوع این ظروف افزایش چشم گیری یابد. برای افرادی که مایل هستند در حال رانندگی غذا مصرف کنند، ظروف مختلفی طراحی شده است. روکش کردن غذا با فیلم های خوراکی، ساخت ظروف مقوایی تاشونده ویژه با دربی که به آسانی جدا می شود و ساخت پاکت هایی که زبانه مخصوصی برای قرار گرفتن روی کمربند ایمنی دارند، از جمله آنها است. ظروفی که فضای آنها به چند قسمت تقسیم شده است، مخصوص عرضه هم زمان غذا و مخلفات (نظیر سالاد، دسر و ...) است. این ظروف آماده سازی غذا را ساده تر کرده، ضایعات آنرا کاهش می دهد و استفاده از یک غذای کامل به همراه مخلفات را آسان تر می کند. این نوع ظروف در اشکال و انواع گوناگونی عرضه میشود: ظروف Les Petits Grande متشکل از چند سینی چند بار مصرف است که به شکل یک سینی بزرگ مخصوص سرو غذا به یکدیگر متصل شده اند، شرکت KFC نوعی کارتن مقوایی سه محفظه ای را مورد استفاده قرار می‌دهد که مصرف کننده بتواند قطعات گوشت مرغ یا جوجه آغشته شده با سه نوع سس مختلف را سرو نماید. بسیاری از کافی شاپ ها هم از سینی هایی استفاده می‌کنند که مخصوص عرضه همزمان چند فنجان قهوه است.طراحی ویژه ظروف CuliDish به مصرف کننده این امکان را می‌دهد که غذای آماده را درون ماکروفر گرم نماید و در عین حال بخش‌هایی که نباید گرم شود (مثل سالاد و دسر) سرد باقی بماند.
ظروف سبز
یکی از گرایش های کلیدی صنعت بسته بندی محصولات غذایی "بسته بندی پایدار" (sustainable packaging) است. معنای بسته بندی پایدار، طراحی سازوکار ویژه ای برای تولید و به کار گیری ظروف است که در جهت حفظ منابع تجدید نشدنی باشد. ائتلاف بسته بندی پایدار (Sustainable Packaging Coalition ) که کنسرسیومی متشکل از بیش از 200 شرکت صنعتی است، ویژگی‌های بسته بندی پایدار را به شرح زیر برمی‌شمارد:• تضمین سلامت و امنیت وسودمند واقع شدن برای مصرف کنندگان در طول دوره مصرف
• برخورداری از کارائی و هزینه مطابق با معیارهای بازار
• امکان تولید، حمل و نقل و بازیافت با استفاده از انرژی های تجدید شدنی
• استفاده بهینه از منابع تجدید شدنی و بازیافتی
• امکان تولید با فن آوری های پاک و استفاده از بهترین تکنیک ها
• استفاده از مواد اولیه ای که در همه سناریو های ممکن پایان عمر ظرف، ایمنی وسلامت لازم را داشته باشد
• به گونه ای طراحی شده باشد که از منابع اولیه و انرژی به شکل بهینه استفاده کند
• امکان بازیابی مؤثر و استفاده در تمام چرخه های صنعتی و بیولوژیک سازگار با محیط زیست.
پایدار بودن یک سیستم بسته بندی، بر مبنای مواد اولیه مورد استفاده مشخص میشود. در نتیجه، شرکت‌ها و گروه های محیط زیستی با یکدیگر همکاری می‌کنند تا تأثیرات این صنعت را بر منابع اولیه جهان کاهش دهند. علاوه بر این، شرکت‌ها، فروشندگان و نهادهای قانون‌گذاری مرتبط، راه‌کارهایی را برای صنعت بسته بندی پایدار عرضه کرده اند که مشخص کننده نوع مواد اولیه و طرح‌های مورد استفاده است. در رابطه با مسائل مربوط به زمین مجموعه قوانین متعددی وجود دارد که قوانین مربوط به بسته بندی و دستور العمل‌های ضایعات بسته بندی کمیسیون اروپایی (کمیسیون تجدیدنظر 1997)، قوانین ثبت، ارزیابی و ارائه مجوز به مواد شیمیایی و استاندارد BSEN 13432 از جمله آنها هستند.
ظرف شیر سبز مورد استفاده توسط شرکت Superior Dairy، کانتون، اوهایو. این ظروف به علت طراحی کارآمدی که هزینه های توزیع را کاهش می‌دهد و فضای کمتری برای حمل و نقل نیاز دارد کاملا محیط زیست دوست است.
فناوری نانو در صنعت بسته بندی مواد غذایی
برخی از مهیج ترین پیشرفت‌های حاصل شده در صنعت بسته بندی مواد غذایی مرتبط با فناوری نانو است. فناوری نانو که علم مطالعه نانو ذره هاست، تأثیر بزرگی بر مواد مورد استفاده در صنعت بسته بندی مواد غذایی داشته است. با بهره گرفتن از ابداعاتی که در مقیاس نانو صورت می‌گیرد می‌توان به ایده های جدیدی در خواص فنی و قابلیت ممانعت کنندگی ظروف، ایده های جدید در تشخیص عوامل بیماری زا و راه‌کارهای جدید بسته بندی فعال وهوشمند دست یافت. نانوکامپوزیت ها در رأس ابداعات فن‌آوری نانو مرتبط با صنعت بسته بندی مواد غذایی قرار دارند. نانوکامپوزیت‌ها مواد هستند که از ترکیب نانوذره ها ساخته می‌شوند. کمپانی تویوتا اولین شرکتی بود که استفاده تجاری از نانوکامپوزیت‌ها را در دستور کار خود قرار داد. این شرکت از خاک مونت موریلونیت (montmorillonite) که در مقیاس نانو طراحی شد بود، برای بالا بردن خواص مکانیکی و حرارتی نایلون استفاده کرد. در صنعت بسته بندی مواد غذایی نیز، استفاده از خاک مونت موریلونیت به عنوان جزء افزودنی نانو به انواع پلیمرها از جمله پلی اتیلن، پلی استر، نایلون و نشاسته در حال بررسی است. فیلم های پلاستیکی نانوکامپوزیتی این قابلیت را دارند که از نفوذ اکسیژن، دی اکسید کربن و رطوبت به داخل ظرف جلوگیری کنند. به این ترتیب ظروفی که در ساختار آنها از فیلم های نانوکامپوزیت استفاده شده است، باعث افزایش ماندگاری ماده غذایی می‌شوند. ظروف نانوکامپوزیت سبک، محکم و مقاوم به حرارت هستند. علاوه بر این تحقیقاتی در زمینه ساخت ظروف با استفاده از مواد نانوکامپوزیت زیست تجزیه پذیر درحال انجام است. با اینکه استفاده از نانوکامپوزیت‌ها در صنایع بسته بندی مواد غذایی تضمین کننده سطح بالای ممانعت کنندگی ظرف است، نوع دیگری از مواد نانو توانایی بالایی در کنترل رشد میکروب‌ها دارد. محققان دریافته اند که نانو لوله‌های کربنی خاصیت ضد میکروبی قدرتمندی از خود نشان می‌دهند ثابت شده است تماس مستقیم با توده نانو لوله‌های کربنی برای باکتری روده ای Escherichia coli کشنده است. اساس علمی این موضوع مبتنی بر این واقعیت است که ساختار نازک و میله ای شکل این نانولوله‌های منجر به سوراخ کردن سلول باکتری شده و به آن آسیب می‌زند. راه‌کار دیگری که علائم مثبتی برای کاربردهای آینده نشان می‌دهد، استفاده از نانوحس‌گرها است. در صورت استفاده از نانوحس‌گرها در ساختار ظرف آنها میتوانند مواد شیمیایی، عوامل بیماری زا و سموم موجود در ماده غذایی را تشخیص دهند. به عنوان مثال زیست حس‌گرهایی ساخته شده است که می‌تواند سم نوع B باکتری استافیلوکوکوس و باکتری‌های Escherichia coli، گونه های سالمونلا و Listeria moncytogens را تشخیص دهد. علاوه بر موارد ذکر شده نانوحس‌گرها میتوانند پروتئین های حساسیت‌زا را تشخیص داده و به این ترتیب از تأثیرات نامطلوب آنها بر مواد غذایی مانند بادام زمینی، آجیل و گلوتن جلوگیری کنند. با این وجود پیشرفت‌های این حوزه به آهستگی و با احتیاط به پیش می‌رود چرا که هنوز باید بررسی های بیشتری در مورد تأثیرات مواد نانو بر بدن انسان صورت گیرد.کلام آخر
صنعت بسته بندی از زمان پیدایش در قرن هجدهم پیشرفت بسیار زیادی کرده است. بخشی از این پیشرفت‌ها مرتبط با راه‌کارهای بسته بندی فعال و هوشمند است، پیشرفت‌هایی که موجب بالا رفتن کیفیت و سلامت مواد غذایی شده است. با اینکه بخش عمده پیشرفت‌های حاصل شده ناشی از تغییر اولویت ها و رویکردهای مصرف کنندگان در سطح جهان بوده است، بخشی از نوآوری ها منشاء غیر منتظره ای همچون فناوری نانو دارند. شکی وجود ندارد که رویکرد جدید صنایع بسته بندی متمرکز بر تضمین سلامت و کیفیت مواد غذایی (کنترل رشد میکروب‌ها، به تأخیر انداختن اکسیداسیون، بهبود نظارت، حفظ طعم و بوی ماده غذایی) در کنار سهولت استفاده و پایداری بسته بندی است. با توجه به روند جهانی شدن و جهانی شدن بازارهای مصرف، فاکتورهای مذکور مهم‌ترین اولویت پیش روی صنعت بسته بندی مواد غذایی است.
صنایع غذای در طول سالیان متمادی توانسته است به تقاضا برای مواد غذایی مناسب و متنوع پاسخ گوید و صنعت بسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی نقش به سزایی در هموار کردن این راه داشته است. در قرن نوزدهم پیشگامانی همچونNicholas Appert، Louis Pasteur، Prescot Samuel C و Willieam L Underwood ایده های مربوط به صنعت بسته بندی مواد غذایی و محافظت از مواد غذایی را ابداع کردند. ایده هایی که حتی تا به امروز در این صنعت مطرح هستند. اما اختراعاتی مثل ساخت بطری های شیشه ای، پوشش سلفون، فویل آلومینیومی و ظروف پلاستیکی که در قرن بیستم روی داد به شکل چشمگیری، انعطاف پذیری صنعت مواد غذایی را بالاتر برد و آن را کاربردی تر کرد. پیشرفت های دیگری نظیر استفاده از مواد ضد میکروبی یا جاذب اکسیژن در ساخت ظروف مواد غذایی موجب شکل گیری رویه جدیدی در افزایش ماندگاری مواد غذایی و حفاظت آنها در برابر تأثیرات محیطی شد. با این حال روند فعلی عرضه محصولات غذایی در سطح جهان مثل افزایش فرآوری صنعتی غذاها، حجم بالای صادرات و واردات محصولات غذایی و کوتاه تر شدن زمان تهیه مواد غذایی تازه، صنعت بسته بندی محصولات غذایی را وادار می کند به دنبال راه کارهای جدیدتر وپیشرفته تر بسته بندی باشد. زمانی حفاظت و افزایش طول عمر مواد غذایی هدف اصلی صنعت بسته بندی این محصولات بود اما هم اکنون سهولت در کاربرد و آسانی مصرف هم به همان اندازه اهمیت یافته است. در این عرصه اهمیت عوامل دیگری همچون امکان ردیابی، تجهیز به نشان گرهای الکترونیکی و با دوام بودن نیز رو به افزایش است. بسیاری از پیشرفت های جدید صنعت بسته بندی مواد غذایی پاسخگوی این نیازها است.بسته بندی فعال و هوشمند مواد غذایی
بسته بندی هوشمند و فعال مواد غذایی علاوه بر به تأخیر انداختن عوامل محیطی مؤثر بر مواد غذایی، روشی پویاتر را برای حفظ نگهداری محصول به کار می گیرد. به عنوان مثال دو مقوله مهم در حفظ کیفیت ماده غذایی بسته بندی شده، کنترل میزان رطوبت و اکسیژن است. وجود اکسیژن در ظرف حاوی ماده غذایی موجب رشد میکروب های هوازی و کپک های قارچی می شود. به علاوه فعالیت های اکسیدی درون ظرف باعث ایجاد طعم و بوی ناخواسته و تغییر در رنگ و خصوصیات تغذیه ای ماده غذایی می شوند. به همین ترتیب وجود رطوبت در ظرف محتوی ماده غذایی ممکن است باعث ایجاد کلوخه در محصولات پودری شکل یا نرم شدن مواد غذایی ترد شود. به علاوه وجود رطوبت به رشد میکروب کمک می کند. از سوی دیگر، خشکی بیش از حد فضای درون ظرف نیز باعث کم آب شدن ماده غذایی می شود.در بسته بندی فعال، ظروف، شامل موادی هستند که این معضلات را برطرف می کند. مواد جاذب اکسیژن، در صورت استفاده، اکسیژن موجود در فضای ظرف را جذب کرده و به این ترتیب مانع رشد میکروب ها و حفظ طعم و کیفیت ماده غذایی می شوند. مواد منتشر کننده دی اکسید کربن می توانند رشد میکروب ها را در محصولاتی نظیر گوشت قرمز، گوشت مرغ و پنیر متوقف کنند. با استفاده از مواد جاذب رطوبت هم می توان مانع روان شدن و جمع شدن آب محصولات گوشتی درون ظرف شد. به علاوه هنگام بسته بندی محصول غذایی تازه، این مواد مانع از تشکیل قطرات ناشی از میعان بر جدار ظرف می شوند و می توانند میزان اکسیداسیون چربی ها را محدود نمایند. مواد کنترل رطوبت نیز میتوانند میزان رطوبت موجود در ظرف را در سطح مورد نظر حفظ کنند، به این ترتیب که اگر ماده غذایی خشک است، بخار آب ایجاد کنند یا اینکه نم اضافی که در طول درزها وشکاف های ظرف ایجاد می شود را جذب نمایند. از جمله جذب کننده های دیگری که در روش بسته بندی فعال مورد استفاده قرار می گیرند مواد جاذب گاز اتیلن و ضد میکروب ها هستند.در حالی که بسته بندی فعال دربرگیرنده روش های مؤثری برای کنترل اکسیداسیون، رطوبت و رشد میکروب است، بسته بندی هوشمند نظارت بر کیفیت ماده غذایی را آسان می کند. لیبل های نشان دهنده دمای محصول در طول زمان (TTIs)، معرف های نشان دهنده رسیده بودن محصول، حس گرهای زیستی و برچسب های RFID همگی از اجزای های بسته بندی هوشمند محسوب می شوند. اکثر این ابزارها هنوز کاربرد گسترده تجاری ندارند اما استفاده از لیبل های TTI وبرچسب های RFID رو به افزایش است. لیبل های TTI نقشی اساسی در نشان دادن سلامت محصول و تازگی آن دارند؛ با استفاده از این ابزار می توان بر شرایط نگهداری ماده غذایی نظارت داشت و محصولاتی را که مناسب مصرف هستند، مشخص کرد. این موضوع به ویژه هنگامی که محصول غذایی در معرض شرایط نامناسبی مانند گرم یا سرد بودن بیش از حد محیط نگهداری قرار گیرد، اهمیت فوق العاده ای پیدا می کند. در مورد مواد غذایی که نباید منجمد شوند، لیبل TTI می تواند نشان دهد که آیا ماده غذایی به طور نادرست در معرض دمای زیر انجماد قرار گرفته است یا خیر. از سوی دیگر، با استفاده از این برچسب ها می توان مشخص کرد که آیا مواد غذایی حساس به گرما در معرض گرمای بیش از حد قرار گرفته اند یا خیر و در صورت قرار داشتن در چنین محیطی مدت زمانی که دمای محصول بیش از حد مجاز بوده است چقدر بوده است.
با استفاده از سیستم های RFID که متشکل از برچسب ها، دستگاه خواننده و سیستم رایانه ای است، می توان به شکل بی سیم و از راه دور وضعیت ظروف مواد غذایی را تحت نظارت قرار داد. این محصول کاربردهای متعددی در صنایع محصولات غذایی دارد؛ از تسهیل امکان ردیابی محصول گرفته تا افزایش بهره وری در زنجیره تامین محصول. اما شاید مهم ترین کاربرد این سیستم تسریع در جابجایی موجودی کالاها و امکان ردیابی آنها باشد. سیستم RFID در بسیاری از مراحل عملیاتی زنجیره تامین حصولات غذایی مفید واقع می شود. بسط و توسعه یک سازوکار هوشمند بسته بندی مواد غذایی که ضامن سلامت و کیفیت محصول باشد، نیازمند جا افتادن استفاده از فناوری RFID در صنعت محصولات غذایی و یکپارچه شدن مباحث علم تغذیه است. پیش از این شرکت های زنجیره ای بزرگی نظیر Wal-Mart و Home Depot فناوری RFID را مورد استفاده قرار داده اند، از این رو اهمیت سیستم های RFID در زنجیره تامین در حال افزایش است. استفاده از سیستم RFID امکان ردیابی و مشخص نمودن منابع تأمین ماده غذایی را به عرضه کنندگان می دهد. امری که ضامن کیفیت و سلامت محصول است. از این رو فروشندگان محصولات غذایی در پی راه های ادغام این فناوری در مدیریت زنجیره تأمین کالاهای خود هستند.جدول 1. میزان عبور اکسیژن (OTR با یکای cm^3m^(-2)d^(-1)atm^(-1) در دمای 23 درجه سانتی گراد و 50 درصد RH) ومیزان عبور بخار آب (WVTR با یکای gm^(-2)d^(-1) در دمای 23 درجه سانتی گراد و 75 درصد RH) فیلم های کامپوزیت PET (12 میکرومتری). منبع Lange and Wyser, 2003.
حفظ کیفیت مواد غذایی که طعم و رایحه فرار دارند
از دست رفتن طعم و رایحه مواد غذایی به خصوص آن هایی که طعم و رایحه ای فرار دارند، یکی از معضلات صنعت بسته بندی است. این موضوع ناشی از سرعت وحجم بالای قرار دادن ماده غذایی دورن ظرف بسته بندی است. به عنوان مثال، تماس مستقیم میان ظرف و ماده غذایی باعث می شود برخی از مواد تشکیل دهنده جدار ظرف به ماده غذایی مهاجرت کرده وعلاوه بر به خطر انداختن سلامت ماده غذایی طعم و بوی آن را نیز تغییر دهند. یکی از مسائل مطرح شده، جذب ناخواسته طعم و بوی ماده غذایی توسط مواد موجود در جداره ظرف است که تحت عنوان "زوال طعم" (flavor scalping) نامیده می شود (تصویر 1 را ببینید). غالب مسائل ناشی از تغییر یا از میان رفتن طعم و بوی مواد غذایی در ظروف پلاستیکی رخ می دهد، به خصوص مشتقات پلی اتیلن باعث جذب طعم و بوی فرار مواد غذایی می شود. مهاجرت مواد جداره ظرف به ماده غذایی و یا از میان رفتن طعم و بوی آن به علت جذب شدن در مواد جداره ظرف، هردو ناخوشایند است چرا که کیفیت غذا را پایین آورده و باعث عدم اطمینان مصرف کننده به محصولات غذایی بسته بندی شده می شود. راه پاسخ گویی به این مشکلات استفاده از مواد کنترل کننده جذب گاز یا موادی است که خاصیت ممانعت کنندگی دارند. مواد جاذب بو، می توانند مولکول های گازی ناخواسته ای را که باعث ایجاد بوی نامناسب درون فضای ظرف می شود جذب کنند. این مولکول های گازی ممکن است از مواد فراری که در ساخت ظرف به کار رفته ناشی شود یا حاصل فعالیت های شیمیایی، میکروبی، جذب اکسیژن باشد. عملکرد مواد جاذب بو همانند همان فرآیندی است که در "زول طعم" رخ می دهد با این تفاوت که این مواد مولکول های گازی ناخواسته را جذب می کنند. این مولکول ها می توانند مشتقات گوگردی، اسید های آمینه ناشی از تجزیه پروتئین، آلدئیدها و کتون ها یا مواد تلخ مزه باشند. استفاده از مواد ممانعت کننده در ساخت ظرف میزان جذب، واپس دهی و انتشار گاز و مایع درون فضای ظرف را کاهش می دهد و به این ترتیب موجب حفظ کیفیت ماده غذایی می شود.
تصویر 1. چگونگی تأثیر آرایش و تمرکز مولکول های جدار ظرف وماده غذایی بر میزان انتقال آن ها A : نقل مکان اجزای به کار رفته در ساخت ظرف به ماده غذایی B: میزان جذب طعم و رایحه ماده غذایی توسط ظرف. K ضریب تفکیکی مهاجرت مولکول ها نام دارد.
علاوه بر این این مانع از نفوذ اکسیژن وبخار آب به درون ظرف می شوند. استفاده از ترکیبات پلیمری، ورقه ها و پوشش های فلزی همگی از راه های بالا بردن سطح ممانعت کنندگی ظرف هستند (جدول 1 را ببینید). ابزارهای ابتکاری دیگری نیز برای بالا بردن خاصیت ممانعت کنندگی جداره ظرف وجود دارد؛ پوشاندن فیلم های سیلیکا اکساید PET و کامپوزیت های پلاستیکی با روکش شفافی از نانو ذره ها که به روش رسوب گذاری خلاء (vacuum-deposited) یا رسوب گذاری پلاسما (plasma-deposited) انجام می شود از جمله این روش ها است.
رشد وتوسعه صنعت بسته بندی غذاهای آماده
روش های ابتکاری دیگر در حوزه صنعت بسته بندی غذاهای آماده رخ داده است. با توجه به اینکه مصرف کنندگان بخش عمده ای از درآمد خود را به سفارش غذاهای آماده اختصاص می دهند نقش بسته بندی محصول در تضمین کیفیت و سهولت استفاده از غذا پررنگ تر می شود. با ساخت ظروف جدیدی که به منظور طولانی کردن عمر ماندگاری و امکان ردگیری محصولات غذایی طراحی می شود احتمال رخ دادن اشکال در کیفیت یا خراب شدن ماده غذایی کاهش می یابد. با این وجود مسائل مربوط به نحوه گرم کردن غذای آماده به قوت خود باقی است. ظروف جدیدی مثل CuliDish به رفع این مشکلات کمک می کند. ظروف CuliDish به گونه ای طراحی شده اند که هر ظرف می تواند هم غذای گرم شدنی وهم غذایی که نیاز به گرم شدن ندارد (مثل سالاد) را در خود جای دهد و بدون نیاز به جدا کردن این دو نوع غذا می توان کل ظرف را درون ماکروفر قرار داد. ابداعاتی که به حوزه حرارت و حفظ دما مربوط می شوند موجب شده اند، امکان به خطر افتادن سلامت غذا در اثر گرم کردن نادرست کاهش یابد. بر اساس شواهد آماری تنها 60 درصد مصرف کنندگان غذا را در خانه گرم کرده و مصرف می کنند و 20 درصد آنها غذا را در حال حرکت به سوی محل کار یا اماکن دیگر مصرف می کنند. در نتیجه، بسیاری از نوآوری های این صنعت مربوط به طراحی ظروف غذا به شکلی است که در حال حرکت قابل مصرف بوده و هم زمان چند نوع غذا (غذای گرم، سالاد، دسر،...) را در خود جای دهد. تقاضای بالا برای ظروف مخصوص مصرف غذا در حال حرکت باعث شده است، تنوع این ظروف افزایش چشم گیری یابد. برای افرادی که مایل هستند در حال رانندگی غذا مصرف کنند، ظروف مختلفی طراحی شده است. روکش کردن غذا با فیلم های خوراکی، ساخت ظروف مقوایی تاشونده ویژه با دربی که به آسانی جدا می شود و ساخت پاکت هایی که زبانه مخصوصی برای قرار گرفتن روی کمربند ایمنی دارند، از جمله آنها است. ظروفی که فضای آنها به چند قسمت تقسیم شده است، مخصوص عرضه هم زمان غذا و مخلفات (نظیر سالاد، دسر و ...) است. این ظروف آماده سازی غذا را ساده تر کرده، ضایعات آنرا کاهش می دهد و استفاده از یک غذای کامل به همراه مخلفات را آسان تر می کند. این نوع ظروف در اشکال و انواع گوناگونی عرضه میشود: ظروف Les Petits Grande متشکل از چند سینی چند بار مصرف است که به شکل یک سینی بزرگ مخصوص سرو غذا به یکدیگر متصل شده اند، شرکت KFC نوعی کارتن مقوایی سه محفظه ای را مورد استفاده قرار می‌دهد که مصرف کننده بتواند قطعات گوشت مرغ یا جوجه آغشته شده با سه نوع سس مختلف را سرو نماید. بسیاری از کافی شاپ ها هم از سینی هایی استفاده می‌کنند که مخصوص عرضه همزمان چند فنجان قهوه است.طراحی ویژه ظروف CuliDish به مصرف کننده این امکان را می‌دهد که غذای آماده را درون ماکروفر گرم نماید و در عین حال بخش‌هایی که نباید گرم شود (مثل سالاد و دسر) سرد باقی بماند.
ظروف سبز
یکی از گرایش های کلیدی صنعت بسته بندی محصولات غذایی "بسته بندی پایدار" (sustainable packaging) است. معنای بسته بندی پایدار، طراحی سازوکار ویژه ای برای تولید و به کار گیری ظروف است که در جهت حفظ منابع تجدید نشدنی باشد. ائتلاف بسته بندی پایدار (Sustainable Packaging Coalition ) که کنسرسیومی متشکل از بیش از 200 شرکت صنعتی است، ویژگی‌های بسته بندی پایدار را به شرح زیر برمی‌شمارد:• تضمین سلامت و امنیت وسودمند واقع شدن برای مصرف کنندگان در طول دوره مصرف
• برخورداری از کارائی و هزینه مطابق با معیارهای بازار
• امکان تولید، حمل و نقل و بازیافت با استفاده از انرژی های تجدید شدنی
• استفاده بهینه از منابع تجدید شدنی و بازیافتی
• امکان تولید با فن آوری های پاک و استفاده از بهترین تکنیک ها
• استفاده از مواد اولیه ای که در همه سناریو های ممکن پایان عمر ظرف، ایمنی وسلامت لازم را داشته باشد
• به گونه ای طراحی شده باشد که از منابع اولیه و انرژی به شکل بهینه استفاده کند
• امکان بازیابی مؤثر و استفاده در تمام چرخه های صنعتی و بیولوژیک سازگار با محیط زیست.
پایدار بودن یک سیستم بسته بندی، بر مبنای مواد اولیه مورد استفاده مشخص میشود. در نتیجه، شرکت‌ها و گروه های محیط زیستی با یکدیگر همکاری می‌کنند تا تأثیرات این صنعت را بر منابع اولیه جهان کاهش دهند. علاوه بر این، شرکت‌ها، فروشندگان و نهادهای قانون‌گذاری مرتبط، راه‌کارهایی را برای صنعت بسته بندی پایدار عرضه کرده اند که مشخص کننده نوع مواد اولیه و طرح‌های مورد استفاده است. در رابطه با مسائل مربوط به زمین مجموعه قوانین متعددی وجود دارد که قوانین مربوط به بسته بندی و دستور العمل‌های ضایعات بسته بندی کمیسیون اروپایی (کمیسیون تجدیدنظر 1997)، قوانین ثبت، ارزیابی و ارائه مجوز به مواد شیمیایی و استاندارد BSEN 13432 از جمله آنها هستند.
ظرف شیر سبز مورد استفاده توسط شرکت Superior Dairy، کانتون، اوهایو. این ظروف به علت طراحی کارآمدی که هزینه های توزیع را کاهش می‌دهد و فضای کمتری برای حمل و نقل نیاز دارد کاملا محیط زیست دوست است.
فناوری نانو در صنعت بسته بندی مواد غذایی
برخی از مهیج ترین پیشرفت‌های حاصل شده در صنعت بسته بندی مواد غذایی مرتبط با فناوری نانو است. فناوری نانو که علم مطالعه نانو ذره هاست، تأثیر بزرگی بر مواد مورد استفاده در صنعت بسته بندی مواد غذایی داشته است. با بهره گرفتن از ابداعاتی که در مقیاس نانو صورت می‌گیرد می‌توان به ایده های جدیدی در خواص فنی و قابلیت ممانعت کنندگی ظروف، ایده های جدید در تشخیص عوامل بیماری زا و راه‌کارهای جدید بسته بندی فعال وهوشمند دست یافت. نانوکامپوزیت ها در رأس ابداعات فن‌آوری نانو مرتبط با صنعت بسته بندی مواد غذایی قرار دارند. نانوکامپوزیت‌ها مواد هستند که از ترکیب نانوذره ها ساخته می‌شوند. کمپانی تویوتا اولین شرکتی بود که استفاده تجاری از نانوکامپوزیت‌ها را در دستور کار خود قرار داد. این شرکت از خاک مونت موریلونیت (montmorillonite) که در مقیاس نانو طراحی شد بود، برای بالا بردن خواص مکانیکی و حرارتی نایلون استفاده کرد. در صنعت بسته بندی مواد غذایی نیز، استفاده از خاک مونت موریلونیت به عنوان جزء افزودنی نانو به انواع پلیمرها از جمله پلی اتیلن، پلی استر، نایلون و نشاسته در حال بررسی است. فیلم های پلاستیکی نانوکامپوزیتی این قابلیت را دارند که از نفوذ اکسیژن، دی اکسید کربن و رطوبت به داخل ظرف جلوگیری کنند. به این ترتیب ظروفی که در ساختار آنها از فیلم های نانوکامپوزیت استفاده شده است، باعث افزایش ماندگاری ماده غذایی می‌شوند. ظروف نانوکامپوزیت سبک، محکم و مقاوم به حرارت هستند. علاوه بر این تحقیقاتی در زمینه ساخت ظروف با استفاده از مواد نانوکامپوزیت زیست تجزیه پذیر درحال انجام است. با اینکه استفاده از نانوکامپوزیت‌ها در صنایع بسته بندی مواد غذایی تضمین کننده سطح بالای ممانعت کنندگی ظرف است، نوع دیگری از مواد نانو توانایی بالایی در کنترل رشد میکروب‌ها دارد. محققان دریافته اند که نانو لوله‌های کربنی خاصیت ضد میکروبی قدرتمندی از خود نشان می‌دهند ثابت شده است تماس مستقیم با توده نانو لوله‌های کربنی برای باکتری روده ای Escherichia coli کشنده است. اساس علمی این موضوع مبتنی بر این واقعیت است که ساختار نازک و میله ای شکل این نانولوله‌های منجر به سوراخ کردن سلول باکتری شده و به آن آسیب می‌زند. راه‌کار دیگری که علائم مثبتی برای کاربردهای آینده نشان می‌دهد، استفاده از نانوحس‌گرها است. در صورت استفاده از نانوحس‌گرها در ساختار ظرف آنها میتوانند مواد شیمیایی، عوامل بیماری زا و سموم موجود در ماده غذایی را تشخیص دهند. به عنوان مثال زیست حس‌گرهایی ساخته شده است که می‌تواند سم نوع B باکتری استافیلوکوکوس و باکتری‌های Escherichia coli، گونه های سالمونلا و Listeria moncytogens را تشخیص دهد. علاوه بر موارد ذکر شده نانوحس‌گرها میتوانند پروتئین های حساسیت‌زا را تشخیص داده و به این ترتیب از تأثیرات نامطلوب آنها بر مواد غذایی مانند بادام زمینی، آجیل و گلوتن جلوگیری کنند. با این وجود پیشرفت‌های این حوزه به آهستگی و با احتیاط به پیش می‌رود چرا که هنوز باید بررسی های بیشتری در مورد تأثیرات مواد نانو بر بدن انسان صورت گیرد.کلام آخر
صنعت بسته بندی از زمان پیدایش در قرن هجدهم پیشرفت بسیار زیادی کرده است. بخشی از این پیشرفت‌ها مرتبط با راه‌کارهای بسته بندی فعال و هوشمند است، پیشرفت‌هایی که موجب بالا رفتن کیفیت و سلامت مواد غذایی شده است. با اینکه بخش عمده پیشرفت‌های حاصل شده ناشی از تغییر اولویت ها و رویکردهای مصرف کنندگان در سطح جهان بوده است، بخشی از نوآوری ها منشاء غیر منتظره ای همچون فناوری نانو دارند. شکی وجود ندارد که رویکرد جدید صنایع بسته بندی متمرکز بر تضمین سلامت و کیفیت مواد غذایی (کنترل رشد میکروب‌ها، به تأخیر انداختن اکسیداسیون، بهبود نظارت، حفظ طعم و بوی ماده غذایی) در کنار سهولت استفاده و پایداری بسته بندی است. با توجه به روند جهانی شدن و جهانی شدن بازارهای مصرف، فاکتورهای مذکور مهم‌ترین اولویت پیش روی صنعت بسته بندی مواد غذایی است.
دیدگاه ها