بخشی از مقاله
چکیده:
بهبود امنیت غذایی جامعه، ایجاد رقابت و ارتقاي صادرات در زنجیره غذایی، مستلزم استفاده از دانش نوین و فناوريهاي مناسب است. یکی از عوامل مهم در زنجیره تأمین فراوردههاي غذایی که تأثیر زیادي بر کیفیت و قیمت محصولات و عملکرد زنجیره دارد، نظام توزیع است. یکی از مهمترین عواملی که در توزیع، ماندگاري و فروش کالا نقش بسزایی دارد، بستهبندي است.
در حال حاضر فناوريهاي نوین، مانند نانوتکنولوژي به کمک متخصصین بستهبندي آمده، تا بعنوان یکی از حلقههاي مهم در زنجیره تأمین و توزیع غذا، در حفظ و پایداري کیفیت مواد غذایی، ارتقاي سلامت مصرفکنندگان و بهبود تولید نقش مهمیایفا کند. فناوري نانو میتواند در مواردي مانند افزایش مقاومت به نفوذ در پوششها، افزایش ویژگیهاي دیواره - مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و میکروبی - ، افزایش مقاومت در براب498ر گرما، گسترش سطوح ضد میکروب بکار گرفته شود. در این مقاله، انواع بستهبندي که خصوصیات آنها با استفاده از فناوري نانو ارتقاء یافته با توجه به نقشی که میتوانند در زنجیره تأمین و توزیع غذا ایفا کنند، مورد بحث قرار میگیرد.
مقدمه:
در ابتداي تمدن بشري نیازي به بستهبندي مواد غذایی نبود، بلکه مردم براي بدست آوردن غذا از محلی به محل دیگر میرفتند تا زمانی که پناهگاههاي دایمیبراي خود پیدا کردند. در چنین شرایطی ناچار بودند غذا را از محلهاي مختلف جمع آوري کنند و به محل سکونت خود بیاورند. این نیاز باعث شد که اولین انواع بستهبندي نظیر کدوهاي خشک شده، صدفها، برگها، پوست حیوانات و دیگر مواد طبیعی مانند شاخ حیوانات براي حمل و نقل و ذخیره غذا و محصولات کشاورزي مورد استفاده قرار بگیرند.
واژه بستهبندي به عنوان هنر یا عملیات مورد استفاده در آماده سازي کالا براي حمل، نگهداري و یا تحویل به مشتري تعریف شده است و سیستمیاست که میتواند زمان تهیه کالا را جهت انتقال، توزیع، ذخیره، خرده فروشی و صرف کاهش دهد. بستهبندي مناسب، تضمین کننده تحویل مطمئن کالا به آخرین مصرف کننده در شرایط مطلوب و با حداقل هزینه است.
بستهبندي علاوه بر نگهداري مواد غذایی، نقشهاي مختلف دیگري نیز دارد. یکی از زمینههاي پویا و دینامیک این رشته، به فروش رسیدن مواد غذایی در بازار رقابت و تجارت است. فلزات سخت مانند قوطی و بشکه، فلزات انعطاف پذیر از قبیل آلومینیوم و قلع، شیشه، پلاستیکهاي نیمهسخت و سخت به شکل ظروف و بطريهاي قابل فشردن، پاکتهاي انعطافپذیر، فیلمهاي خوراکی، کارتنهاي سخت کاغذي و فرآوردههاي بستهبندي چوبی مانند جعبه و کاغذهاي انعطاف پذیر مانند چندلایهها که از ترکیب کاغذ، پلاستیک و فویل ساخته میشوند، از موادي هستند که در بستهبندي مواد غذایی بکار میروند.
بستههاي مواد غذایی در بسیاري موارد باید در مقابل عملیات فرآیند از قبیل استرلیزاسیون، انجماد و ذوب کردن مواد غذایی منجمد و حتی طباخی نهایی مقاوم باشند
نانو تکنولوژي یک تکنولوژي قدرتمند در بکارگیري طبیعت در سطح اتم و مولکول بوده و بر روي خصوصیات ، سنتز و دستکاري ساختار زیستی و غیر زیستی کمتر از 100 نانومتر متمرکز شده است. درصنعت غذا، بستهبندي یکی از عوامل موثر در حفظ کیفیت و ایمنی غذا میباشد. استفاده از نانو کامپوزیتها در ساختار پلیمرهاي بستهبندي غذایی موجب بهبود خواص نگهدارندگی پلیمرها میشود.
کارایی بالاي نانو ذرات و نانو لولهها زمینه بکارگیري پلیمرهاي زیست تجزیه پذیر را در صنعت بستهبندي مواد غذایی فراهم نموده است. نانوذرات و نانولولهها که زمینه بکارگیري پلیمرهاي زیستتجزیهپذیر را در صنعت بستهبندي مواد غذایی فراهم نموده است و استفاده از نانوذرات براي افزایش مقاومت به نفوذ در پوششها، افزایش ویژگیهاي دیواره - مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و میکروبی - ، افزایش مقاومت در برابر گرما، گسترش خصوصیات ضدمیکروبی و زیستتجزیهپذیري آنها میباشد
فناوري نانو و بستهبندي مواد غذایی:
مطالعات نشان داده که علاقه مشتریان به مواد غذایی سالم و تازه در بستهبنديهاي مناسب، موجب پیشرفت این صنعت شده است. سازمانهاي زیادي وجود دارند که در زمینه سیستمهاي بستهبندي هوشمند فعالیت میکنند. در حوزه بستهبندي، در سالهاي اخیر، فناوري نانو نقش بسیار مهمیرا در بازار بستهبندي و همچنین تحقیقات این صنعت ایفا کرده است. چشم اندازهاي مالی فناوري نانو، صنایع بستهبندي را پررونق نشان میدهد. سهم بازار این صنعت در حال حاضر بیش از 10 میلیارد دلار است، که سهم بزرگی از آن به تحقیقات و تولید بستهبندي هوشمند اختصاص یافته است.
اصولاً تکنولوژي نانو براي بهبود خواصی نظیر ایجاد خواص ضدمیکروبی و همچنین کاهش استفاده از آفتکشها، حفظ بافت و طعم مواد غذایی و افزایش ماندگاري مواد مغذي، بهبود خواص بستهبندي، نظیر مقاومت بسته، افزایش قابلیت کشش و پارگی مواد بستهبندي، حفظ و توسعه برندها و قابلیت ردیابی، و نیز بعنوان نشانگرهاي آلودگی، که یکی از مهمترین موارد در حال رشد استفاده از نانوذرات در بستههاي مواد غذایی است، مورد استفاده قرار گرفته است. استفاده از بستهبندي سبز و کمک به حفظ محیط زیست، تأمین انرژي پاك تجدیدپذیر و تأمین آب پاك، بهبود سلامت و بهداشت جامعه و سهولت دسترسی به تکنولوژي براي همه، از مزایایی است که محققین و تولیدکنندگان را به استفاده از نانوتکنولوژي ترغیب کرده است
نانوکامپوزیتها و اثرات ممانعت کنندگی:
یکی از مهمترین کاربردهاي نانوفناوري، استفاده از فیلمها یا روکشهاي نانو در بستهبندي انواع مواد غذایی است. بیشتر پوششهایی که امروزه مورد استفاده قرار میگیرند، اصطلاحا خاموش هستند، یعنی تنها قابلیت اعمال خاصیت اولیه خود را دارند، بدون این که توانایی سازگاري با محیط و اصلاح خواص در اثر تغییر شرایط محیط را داشته و یا بتوانند عیبها و نقایص بالقوه مانند مشکلات خوردگی را به کاربر اطلاع دهند. پوششهایی مبتنی بر فن آوري نانو، امکان دسترسی به قابلیتهاي چندمنظوره را فراهم مینمایند.
این فیلمها قادرند باعث افزایش زمان ماندگاري محصول تولید شده شوند و به این ترتیب به محیط زیست نیز کمک میکنند چرا که محصول با زمان ماندگاري بیشتر یعنی هدر رفت کمتر مواد. به علاوه به دلیل ضخامتاندك، این فیلمها از انعطاف پذیري بالاتري نسبت به فیلمهاي معمولی برخوردارند. این نازکی در شفافیت این فیلمها نیز موثر بوده و به زیبایی محصول نیز کمک میکنند. البته نازکی فیلمهاي نانو، به این معنی نیست که آنها از مقاومت و استحکام مناسبی برخوردار نیستند.
این فیلمها نه تنها از فیلمهاي معمولی محکمتر هستند، بلکه در برابر گرماي محیط، مقاومت بالاتري داشته و براي پرکنی داغ نیز بسیار مناسب هستند. از دیگر مزایاي این فیلمها مقاومت در برابر ضربه است. بنابراین، این فیلمها بسیاري از خصوصیات مورد نیاز یک بستهبندي خوب را برآورده ساخته و سازگار با محیط زیست بوده و در صرفهجویی در مصرف انرژي نیز نقش مهمیدارند.محصولات نانوکامپوزیتی عموماًبه شکل پرکنندههایی در شبکههاي پلیمري همانند پلی پروپیلن، پلی آمیدها، پلی استایرن، پلی متیل متاکریلات، SEBS و پلی آنیلین در صنایع بستهبندي به کار میروند.
نانوکامپوزیتها به دلیل خواص حرارتی، مقاومت و رسانایی بهبود یافته، در حال حاضر براي بستهبندي نوشابههاي غیرالکلی، مواد غذایی مورد استفاده قرار میگیرند. نانو مواد مقاوم کننده مانند نانولولهها، کربن سیاه با ابعاد نانومتري، سیلیکا، کربنات کلسیم، اکسیدها، الیاف کربنی و تالک به عنوان افزودنی در مخلوطهاي پلیمري به کار میروند. کامپوزیتهاي ساخته شده مبتنی بر نانومواد رسی به عنوان مقاومهاي حرارتی و لایههاي عایق گاز در بستهبندي مواد غذایی و نوشیدنی کاربرد دارند.
نانوکامپوزیتهاي رسی جالب ترین زمینه نوآوري در عرصه کامپوزیتها بوده و احتمالا طی 10 تا 15 سال آینده بیشترین سهم بازار را در اختیار خواهند داشت. نانو رس در حقیقت ترکیب یا کامپوزیتی از سیلیکاتهاي معدنی است که داراي مقیاس نانو متر 1-100 - نانو متر - هستند و بسته به ترکیب و مورفولوژي نانوذرات شکل - ظاهري مثلاً کروي بودن یا مکعبی بودن - در دسته بنديهاي مختلفی قرار میگیرند.نانورس معمولاً بعنوان فیلر در تولید پلاستیکها و فیلمها بکار میرود.
