تعریف بسته بندی هوشمند

نوعی سیستم بسته بندی است که قادر به انجام وظایف هوشمند مانند: تشخیص، سنجش، ضبط، ردیابی، برقراری ارتباط با ماده غذایی است. این نوع بسته بندی به منظور افزایش عمر مفید محصول، افزایش ایمنی، بهبود کیفیت، ارائه اطلاعات و هشدار در مورد مشکلات احتمالی مورد استفاده قرار می گیرد. بسته بندی هوشمند مواد غذایی به گونه ای است که می تواند در انتخاب هرچه بهتر ماده غذایی به مصرف کننده کمک کند. به عبارت دیگر با شناساگرهایی که به آسانی برای مصرف کننده قابل تشخیص و درک می باشند ( مثلاً تغییر رنگ) به او کمک می کند تا ماده غذایی با کیفیت بهتر را انتخاب کند. همچنین در توزیع سالمتر و کیفیت برتر محصول موثر خواهد بود. در سیستم های بسته بندی هوشمند وضعیت ماده غذایی بسته بندی شده پایش می شود تا اطلاعاتی درباره وضعیت ماده غذایی هنگام حمل و نقل و نگهداری یا انبار کردن به دست آید.

سیستم های بسته بندی هوشمند

بسته بندی نوین مواد غذایی به عنوان ماحصل صنعتی شدن و شهرنشینی از قرن ۱۹ میلادی است. در قرن ۲۰ میلادی فناوری های جدید مانند بسته های فعال و هوشمند آغاز تغییرات عمده در استفاده ما و توزیع مواد غذایی بوده است. در سیستمهای بسته بندی هوشمند بسته به نوع هدفی که از آن بسته بندی در انتظار است، از شناساگرهای مختلفی استفاده می شود که در زیر به برخی از آنها اشاره می شود.

۱. شناساگرهای نشان دهنده کیفیت محصول

۱-۱ . شناساگر کیفیت و یا تازگی محصول

اگر کیفیت محصول در طول ذخیره سازی، حمل و نقل، خرده فروشی و خانه مصرف کنندگان غیرقابل قبول شده باشد معمولا تحت یک تغییر رنگ که به طور دائمی باقی می ماند توسط شناساگر های هوشمند نشان داده می شود که خواندن و تفسیر آن توسط مصرف کنندگان آسان است. شناساگر های کیفیت به طور گسترده در صنعت غذا استفاده می شود. این شناساگرها بر اساس تشخیص مواد فرار عمل می کند، مانند: دی استیل،آمین ها، آمونیاک و هیدروژن سولفات که در اثر کهنگی غذا تولید می شوند.

۲-۱. حسگر  رسیدگی.

این حسگر  توسط دانشمندان در نیوزلند ارائه شده و مصرف کنندگان را قادر به انتخاب بهترین میوه به سلیقه خود می کند. شناساگر این حسگر پاسخ به گاز های فرار منتشر شده توسط بسیاری از میوه ها به عنوان شناساگر رسیدن میوه است. به عبارت دیگر با رسیدن میوه نوعی گاز که مخلوط پیچیده ای از مواد فرار شامل الکل ها، استر ها، آلدهید ها، کتون و لاکتون است، آزاد می شود که به عطر و بو کمک می کند. حسگر در اثر این گاز تغییر رنگ می دهد بطوریکه

نشانگر قرمز نشان دهنده نارس بودن  میوه است و تغییر رنگ نارنجی مربوط به زمانی است  که میوه بسیار رسیده است.

همبستگی بسیار خوبی بین میزان عطر  و بو تولید شده و نرم شدن میوه ها وجود دارد به طوری که میوه نرم و  رسیده تولید عطر و بوی بیشتری می  کند و حسگر تغییر رنگ می دهد.

حسن بسته بندی PE[۱]T  (پلی اتیلن ترفتالات) این است که از آسیبی که حین جدا کردن و انتخاب کردن میوه از طرف مصرف کنندگان به محصول وارد می شود

جلوگیری می کند. این بسته بندیها در ابتدا برای گلابی و اخیرا آووکادو مورد آزمایش قرار گرفته اند که مصرف کنندگان مشکلات زیادی در ارزیابی زمان رسیدن آن ها دارند، چون تغییر رنگ پوست آن ها به معنی رسیدن نیست.

۳-۱- شناساگر زمان- دما( TTI)[۲]

شناساگر هایی بر روی بسته های مواد غذایی هستند که در طول زمان با قرارگرفتن در معرض دما تغییر رنگ (با دیگر مشخصه های فیزیکی) را نشان می دهند. شناساگر های زمان- دما را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

  1. شناساگر جزئی: زمانی که درجه حرارت از دمای از پیش تعیین شده فراتر رود پاسخ می دهد.
  2. شناساگر کلی: به طور مداوم به تمام درجه حرارت ها پاسخ می دهد.

شناساگر جزئی برای تشخیص شرایط نامساعد دما در نظر گرفته شده و در نتیجه هیچ ارتباط مستقیمی بین تغییر کیفیت مواد غذایی و پاسخ این دسته از شناساگر دما وجود ندارد. اساس اکثر  شناساگر های زمان -دما  واکنش شیمیایی است که باعث تغییر رنگ می شود. میزان تغییر رنگ همراه با افزایش دما به دلیل واکنش های شیمیایی افزایش پیدا می کند

۱-۳-۱. شناساگر های زمان- دمای شیمیایی

در آلمان برچسبی طراحی شده که به درجه حرارت حساس است. این برچسب براساس نوعی جوهر (بنزیل پیری دین) با نور فرابنفش فعال شده و  باعث می شود به رنگ آبی تیره در آید. با گذشت زمان و افزایش دمای محیط زمانی که رنگ فعال شد نشان می دهد که محصول به پایان عمر مفید خود رسیده است.

۲-۳-۱ . شناساگر های زمان- دمای فیزیکی

شناساگر هایی هستند که بر اساس واکنش های شیمیایی نیستند. بعضی از آن ها بر اساس پدیده انتشار، انتشار مواد شیمیایی رنگی به عنوان تابعی از دما و زمان شناخته می شوند.  به طور مثال نوعی از این شناساگر ها، متشکل از یک بالشتک یا پد (pad) آبی رنگ در یک ماده حامل می باشد. برداشتن زبانه باعث تماس بالشتک و بخش رنگی می شود و با توجه به قرار گرفتن در دمای بالاتر از دمای تعیین شده، نتیجه نشان داده می شود.

۳-۳-۱ . شناساگر های زمان- دمای فیزیکوشیمیایی

بر اساس انتشار یک اسید آلی بین دو لایه پلیمر عمل می کند. این لایه بر اساس یک برچسب مستطیل شکل است که شامل PH یک منطقه دایره ای (منطقه فعال) و حاوی شناسگر فلورسنت است. در بخش غیر فعال برچسب، یک رنگ صورتی مرجع وجود دارد. زمانی که لایه فعالسازی به منطقه کم فعال رسید، به تدریج از رنگ اولیه به رنگ صورتی مرجع تبدیل می شود.

۴-۳-۱ . شناساگر های زمان- دمای بیوشیمیایی و بیولوژیکی

شناساگر های زمان- دمای بیوشیمیایی و بیولوژیکی ممکن است شامل یک محیط کشت (یک سویه باکتری مقاوم و غیر بیماری زا مثل لاکتوباسیلوس) و شناساگر PH داخل یک پوشش شفاف مهر و موم شده بر روی بسته بندی محصول فاسد شدنی باشد. یکی از مزیت های این سیستم این است که فرایندهای آنزیمی و باکتری که باعث فساد مواد غذایی می شوند به همان شکل در شناساگر های زمان و دما اتفاق می افتد و می توانند به دقت فاسد شدن مواد غذایی را نشان دهند

نوعی دیگر بر اساس هیدرولیز یک لایه چربی توسط آنزیم لیپاز اختصاصی می باشد و بتدریج شناساگر PH تغییر رنگ می دهد. تغییر رنگ ابتدا از سبز پررنگ به روشن، نارنجی و در نهایت قرمز در مقایسه با رنگ مرجع چاپ شده بر روی پوشش کاغذی است.

نوع دیگر بر اساس تغییر PH  به عنوان یک تغییر رنگ ظاهر می شود که نتیجه رشد باکتری های غیر بیماری زا و تولید کننده اسید است. از یک ژل شامل محیط کشت مغذی و شناساگر رنگ ساخته شده،باکتری های لاکتیک اسید در برچسب ملحق میشوند. برچسب ها یخ زده اند و زمانی که از حالت انجماد بیرون می آیند فعال می شوند. بسته به مشخصات زمان-دما، باکتری ها در رشد کرده، درنتیجه  PH محیط کاهش میباد و شناساگر از سبز به قرمز تبدیل می شود.

۴-۱ . شناساگر غلظت گاز

.این شناساگر به شکل قرص یا برچسب به صورت تجاری در دسترس است و نشان دهنده وجود یا عدم وجود گاز هستند. برای مثال یک شناساگر اکسیژن داخل بسته است. زمانی که غلظت اکسیژن مساوی  یا کمتر از ۰.۱ % باشد رنگ صورتی و زمانی که غلظت اکسیژن مساوی یا بیشتر از ۵/۰ % باشد  به رنگ آبی در می آید. چنین بسته شناساگری را می توان در بسته های حاوی اکسیژن به منظور نشان دادن جذب موثر اکسیژن و یا هشدار از کارافتادگی اکسیژن استفاده کرد.

۵-۱-  شناساگر فرکانس رادیویی ( RFID[۳] )

شناساگر فرکانس رادیویی با استفاده از فرکانس رادیویی به خواندن اطلاعات در فاصله دور در یک دستگاه کوچک شناخته می شود. به عنوان یک برچسب یا فرستنده است که می تواند به یک شی (معمولا پالت یا جعبه) متصل شود به طوری که جسم را شناسایی و ردیابی کند. تقریبا تمام دستگاه های RFID معمولی شامل یک مدار ترانزیستور با استفاده از  یک ریزتراشه،یک آنتن، یک بستر و یا دیگر مواد است. .به طور معمول در بسته بندی های ثانویه اعمال می شود.

فراهم کردن راحتی بیشتر تولیدکنندگان بسته بندی برای افزایش راحتی مصرف کنندگان همواره تلاش می کنند.به دلیل افزایش راحتی، به احتمال زیاد مشتریان مجبور به پرداخت هزینه اضافی برای تغییر شیوه زندگی خود می شوند. دو نمونه از بسته بندی های هوشمند که به منظور  افزایش راحتی است:

۱- جوهر ترموکرومیک   ۲-  شناساگر پخت ماکروویو

۱-۲- جوهر ترموکرومیک

جوهر ترموکرومیک حساس به دما می باشد. بر روی برچسب چاپ شده یا ظروفی که قبل از مصرف سرد یا گرم می شوند، برای نشان دادن درجه حرارت ایده آل نوشیدن محصول استفاده می شود.

بسته به ترکیب، جوهر رنگی در دمای خاص تغییر رنگ داده و انتخاب رنگ مناسب قابل مشاهده خواهد بود. این امر شامل پیامهایی مانند ” بیش از حد گرم ” یا ” الان بنوشید ”  خواهد بود.

۲-۲- شناساگر پخت ماکروویو

دستگاه هایی هستند که آماده شدن مواد غذایی گرم در ماکروویو را آشکار می کنند و به صورت بصری نشان می دهند. در محصولاتی که به طور یکنواخت گرم نشده اند داغترین مناطق معمولا در اطراف لبه ها خواهد بود، یک شناساگر پخت باعث می شود قبل از اینکه مناطق سرد ایجاد شود، دمای قابل قبول بدست بیاید. محل قرارگیری شناساگر بر روی درب یا قله ظرف، در بالای مواد غذایی است.چنانکه غذا در  ماکروویو گرم شود، فضای بالای مواد غذایی گرم خواهد شد و گرما را به درب ظرف منتقل می کند. این نشانگر در یک درجه حرارت خاص فعال شده و تغییر رنگ تدریجی بیش از مدت زمان مورد نظر رخ می دهد.

 

تهیه کننده: رزیتا کمیلی فنود

 

منابع:

Smart packaging systems for food applications: a review, J Food Sci Technol. ۲۰۱۵ Oct; 52(10): 6125–۶۱۳۵

 


 

[۱] Polyethylene terephthalate

[۲]Time Temperature Indicator

[۳] Radio-Frequency Identification