فناوری نانو و بسته بندی
دوشنبه ۲۵ آبان ۱۳۹۴
0 نظر
1385 بازدید

فناوری نانو و بسته بندی

.................................................................

در حال حاضر شرکت های زیادی مانند Unilever, keystone,Hershey,food,nestle مشغول کار روی نانو غذاها هستند.

گزارش شده است nestle و Unilever امولسیون هایی از نانو ذرات را کشف کرده اند که باعث یکنواخت تر شدن بافت غذا شده، و می توان در تولید محصولاتی مانند بستنی از آنها استفاده کرد.

دیگر پروژه های این شرکت، کار روی نانو کپسول هایی حاوی غذاهای غنی شده است که مواد مغذی و آنتی اکسیدانت ها را به تدریج به بخش های خاصی از بدن تحویل می دهند. این فناوری مواد غذایی قدیمی را به ذراتی در ابعاد نانو تبدیل می کند که در داخل بدن رها شده و به خوبی جذب می شوند. این فناوری در غذاهای جدید کاربرد زیادی خواهد داشت. یکی دیگر از شرکت های پیشگام در توسعه نانوغذاها، شرکت Kraft است که با تاسیس کنسرسیوم نانوتک(Nanotek)  در سال ۲۰۰۰ اولین گام های ورود فناوری نانو به صنعت غذا را برداشت. این کنسرسیوم مجموعه ای از ۱۵ دانشگاه و آزمایشگاه های تحقیقاتی ملی است و بیشتر در زمینه تهیه انواع غذاهای تعاملی و فرآورده های نوشیدنی فعالیت می کند که با ذائقه و نیازهای فردی مصرف کننده سازگار باشد و دامنه وسیعی از نوشیدنی های تغییر رنگ دهنده تا غذاهای جدید سازگار با حساسیت مصرف کننده (یا نیازهای تغذیه ای او) را در برمی گیرد. فعالیت دیگر این شرکت، تهیه نانوفیلترهایی است که مولکول ها را بیشتر بر اساس شکل و نه بر حسب اندازه غربال می کنند و این مساله تفکیک اجزای خاصی از یک فرآورده، حتی در دست مصرف کننده را امکان پذیر می سازد.

از دیگر اهداف این شرکت، کار روی بسته بندی های هوشمند غذایی است. از نانو حسگرهایی که به رهایش مواد شیمیایی ناشی از فساد غذاها حساس هستند می توان در بسته بندی های هوشمند استفاده کرد، تا به محض شروع خراب شدن غذا، رنگ بسته بندی تغییر کرده، به مشتری هشدار می دهد. این سیستم به مراتب دقیق تر و مطمئن تر از فروش با تاریخ مصرف است. یکی دیگر از شرکت های فعال در زمینه نانوغذا،  Nutralease است که روی فناوری غذاهای غنی شده تحقیق کرده و جهت افزایش رهایش زیستی(Biodelivery)  مواد غذایی، از نانوکپسول ها استفاده می کند. این فناوری در نوعی روغن آشپزی به کار برده شده است که از استرول های گیاهی به منظور کاهش جذب کلسترول و کاهش خطر بیماری های قلبی استفاده می کند. بر اساس گزارشی این فرآورده باعث کاهش حدود ۱۴ درصد از میزان کلسترول LDL می شود.

شرکت Oil Fresh از اجزای نانوسرامیکی در تهیه ماهی تابه های رستوران ها استفاده می کند که باعث کاهش زمان سرخ کردن و مصرف روغن می شود. استفاده از این فرآورده به رستوران ها اجازه می دهد که از روغن های گیاهی به جای روغن های هیدروژنه استفاده کند و در نتیجه میزان چربی های ترانس کاهش یافته و غذاهای سالم تری به دست می آید.

شرکت دیگری به نام Voridian از ترکیبات Impern نانوکامپوزیت ها در ساخت بطری های پلاستیکی نوشیدنی ها استفاده کرده است . Impern نوعی پلاستیک است که با نانوذرات خاک رس آمیخته و پلاستیک هایی به سختی شیشه و محکم تر را به وجود آورده است که نسبت به شیشه شکنندگی کمتری دارند. لایه نانوذرات به گونه ای طراحی شده که فرار مولکول های دی اکسید کربن از نوشیدنی و نفوذ مولکول های اکسیژن به درون نوشیدنی جلوگیری کرده، در نتیجه باعث حفظ تازگی و افزایش زمان ماندگاری محصول می شود. یکی دیگر از شرکت های فعال در این زمینه Nanocor است.

این شرکت مهم ترین تولیدکننده نانوکامپوزیت های پلاستیکی است. این پلاستیک ها ویژگی های منحصر به فردی از جمله ایجاد مانع بهتر برای جریان اکسیژن و دی اکسید کربن دارد که منجر به افزایش زمان ماندگاری محصولات نانوکامپوزیت مقاوم می شود. همچنین این پلاستیک ها از پخش بو جلوگیری کرده، مانع جذب طعم یا ویتامین های موجود در غذا به وسیله بسته بندی می شوند. به طور کلی طراحی مولکولی این پلاستیک ها به گونه ای است که مقاومت محصولات را در برابر آتش و ثبات ساختار آنها را در برابر حرارت بهبود می بخشد. به عنوان مثال این مواد در سبدهایی برای جوشاندن مواد غذایی و بسته بندی هایی برای استفاده در مایکروویو کاربرد دارد. نانو کامپوزیت های پلاستیکی در بسته بندی های جدید مواد غذایی نیز قابل استفاده هستند.

از دیگر محصولات کلیدی، حسگرها بویایی الکترونیکی (بینی الکترونیکی) هستند. این وسایل از زبان و بینی انسان تقلید می کنند با این تفاوت که نسبت به طعم ها و بوهای ناچیز حساسیت بیشتری دارند. بینی الکترونیکی آرایه ای از حسگرهای گازی در مقیاس نانو است و سطح بالای نانو ذرات اجازه عبود بیشترین گاز ممکن از روی آنها را می دهد. این فناوری به همراه فناوری تشخیص الگویی، امکان ایجاد یک اثر انگشت دیجیتالی از هر بوی خاص را فراهم می کند. این محصولات در آزمایشگاه هایی از جمله NASA برای تشخیص مواد شیمیایی در حد ناچیز استفاده شده اند، اما در حال حاضر در صنایع غذایی جهت کنترل بهترین سطح تولید شده غذاها به کار می روند. این محصولات همچنین در جهت تشخیص آلاینده ها و تجزیه کیفی و کلی غذا موثر هستند.

در حال حاضر بعضی شرکت ها نوعی زبان الکترونیکی را به کار می برند که شامل آرایه ای از حسگرهای مایع (الکترودهای پوشش داده شده با پلیمرهای هادی) به همراه فناوری تشخیص الگویی است که قادر به تشخیص طعم های ویژه از هم می باشد. از کاربردهای مهم این زبان، آزمون چشایی نوشیدنی ها مانند آب میوه ها، شیر، قهوه، آب معدنی و نوشابه ها و همچنین توانایی چشیدن مواد شیمیایی در حد PPT است و هزینه تولید آن در حدود ۵۰ سنت می باشد. یقینا این زبان نقش حیاتی خود را در مطالعات غذایی پیدا خواهد کرد. حسگر چشایی، در بسته بندی گوشت قادر به تشخیص اولین نشانه های فساد مواد غذایی بوده و با تغییر رنگ، فساد ماده غذایی را هشدار می دهد.

نوع دیگر فناوری حسگرها، نانو بار کدها هستند که به وسیله شرکت Nanoplex technologies تولید شده اند. نانو بارکدها مدل مولکولی بارکدهای سنتی است و شامل نانو ذرات فلزی می باشند که اثر انگشت شیمیایی قابل شناسایی و خاصی دارند و می توانند از طریق یک ماشین (احتمالا یک لامپ UV با میکروسکوپ نوری) تشخیص داده شوند. این نوع بارکدها می توانند برای حفاظت مارک و ارزیابی غذاهایی که در حالت عادی نمی شود بارکدهای سنتی را روی آنها چسباند، استفاده شود. آنها همچنین برای تشخیص پاتوژن ها در غذا مانند E.coli مورد استفاده قرار می گیرند. در حقیقت تشخیص پاتوژن ها از دیگر اهداف اصلی فناوری نانو در صنایع غذایی است.

هانگ نیز روی نانو حسگرهای زیست شناسانه کار کرده است. این حسگرها قادرند مقادیر اندک پاتوژن ها در غذا را تشخیص دهند. همچنین امکان استفاده ازآنها در مراکز نگهداری و حمل و نقل غذا به منظور کنترل دقیق در مقیاس مولکولی وجود دارد. وی همچنین روی غذاهایی که عملکردی نامیده می شوند کار کرده و نقش مواد مغذی که موجب سلامت و مانع از بیماری می شوند را کشف کرده است.

هانگ می گوید: بسیاری از غذاها به صورت ذاتی قادر به جلوگیری از بیماری ها هستند مثل چای سبز، هسته انگور و زنجبیل، اما مسئله این است که مصرف مستقیم این غذاها فایده ای برای بدن نداشته و بدن نیز به سختی آنها را جذب می کند، بنابراین به یک سیستم تحویل نیاز داریم که دسترس زیستی آنها را افزایش دهد.

او به خصوص به جلوگیری از دیابت و چاقی علاقه مند است و این سوال را مطرح می کند که چطور می توان از غذاهایی مانند بستنی و شکلات های خو طعم استفاده کرد به صورتی که موجب چاقی نشوند؟

در جواب باید گفت استفاده از مواد فیبری و کربوهیدرات ها به جای چربی می تواند به حل این مسئله کمک کند و برای دیابت نیز باید جایگزین های بهتری را برای شکر پیدا کرد.

اگر هانگ یا دیگران بتوانند موفق به ایجاد غذاهایی خوش طعم ولی حاوی مواد جایگزین چربی شوند و یا با به کارگیری نانو ذرات مانع از جذب و ذخیره سازی چربی و کالری به وسیله بدن گردند، هدف نهایی را در غذا به دست آورده اند.

هانگ می گوید: شرکت های زیادی درباره غذایی که شما را سیر کند ولی تاثیری روی وزن نداشته باشد، تحقیق می کنند ولی به دلیل توافق های محرمانه هنوز جزئیات فاش نشده است.

 

برخی تحقیقات در زمینه نانو

افزایش عمر ماندگاری و بهبود تعادل اقتصادی در بسته بندی مواد غذایی

فیلم های بسته بندی و بطری های PET با ترکیبات سنتزی در بازارهای سوئیس در دسترس هستند. مواد نانو خصوصیت حامل را بر خلاف گازها، بخار آب و چاشنی ها را بهبود می دهد، هم چنین خصوصیات حرارتی و مکانیکی، را نیز بهبود می دهند.

نانو تکنولوژی در بطری های PET سبب ایجاد تعادل در CO۲ می شود. در تولید، حمل ونقل و بازیافت بطری های nano packaging کمتر از یک سوم به تولید گازهای گلخانه ای نسبت به آلومینیوم و حدود ۶۰% کمتر از بطری های شیشه ای قابل عرضه این گاز را تولید می کند.

 

آیا ذرات نانو در بسته بندی به داخل ماده غذایی وارد می شوند؟

هر چند که نانو ذرات می توانند از داخل بسته بندی به مواد غذایی عبور کنند، این امر در درجه اول به چگونگی به کار بردن لایه های نانو بستگی دارد و این انتقال نمی تواند از آن جلوگیری شود. در این مورد هنوز هم مدرکی وجود ندارد که محصول تولیدی بی ضرر است. این بسته بندی هم چنین به کار برده شود به عنوان بسته بندی هایی با نام antimicrobial action یک لایه پوشش دهنده با ذرات نانو سیلور میکروب کشی سبب می شود غذا با سرعت کمتری فاسد شود.

 

افزودنی های شاخص نانو در نانو غذا

امروزه فقط تعداد کمی از محصولات غذایی در Switzerland و جود دارد، که با افزودنی های شاخص نانو مستحکم می شوند. اینها شامل عوامل anti caking است که فرآیند ضخیم شدن ادویه ها را متوقف می کند. این شامل Silicic acid (اکسید سیلیکون یا (E۵۵۱) که به مواد پودری شامل شاخص نانو ذرات تجزیه می کنند. ترکیبات نانو سنتزی هم چنین برای انکپسولاسیون استفاده می شوند. برای مثال همراه کردن با کاروتنوییدها یا ویتامین ها به منظور محلول کردن در آب، نگهدارندگی بیشتر یا جذب بهتر به وسیله یون، می باشد. همچنین این افزودنی ها بی ضرر بودن را بهبود می بخشد.

 

بهبود بسته بندی مواد غذایی

محققان US راهی برای نگهداری مواد غذایی به صورت تازه تر و یا مدت زمان طولانی نگهداری و با استفاده کمتر از مواد بسته بندی یافتند.

نانو تکنولوژی روشی است برای کنترل شاخص که مواد منحصر به فرد تولید کند.

با استفاده از یک ساختار نانو، گاز و بخار آب از پلاستیک می توان برای نگهداری میوه ها،سبزی ها، و نوشیدنی ها و دیگر مواد غذایی می توان طراحی کرد. با استفاده از ذرات نانو، بطری ها و بسته بندی ها می توانند روشن تر و مستحکم تر و با کارایی حرارتی بهتر و جذب کمتر گاز شوند. این خصوصیات می تواند عمر نگهداری محصولات را با کمتر شدن هزینه حمل و نقل افزایش دهد.

 

نفوذ پذیری نسبت به گاز در بسته بندی نانو

متخصصین دریافتند که پلی اتیلن اکساید(PEO) هنگامی که به عنوان یک لایه نانو محدود می شود، کریستاله شده و به عنوان یک تک لایه، شباهت به تک کریستال نفوذناپذیر دارد که به اندازه ۱۰۰ بار از میزان نفوذپذیری گاز در این پلیمر می کاهد. این محققین همچنین اشاره کردن که با استفاده از فرآیند کو اکستروژن یک لایه جدید تکثیر می یابد که در پلیمر ذوب شده وبا هم ترکیب می یابند. تکثیر لایه ها به چهار یا چندین لایه ساختار جدیدی را به وجود می آورد که به طور پیشرونده ای نازک تر است و به موجب آن در ماده ذخیره می شود.

 

بسته بندی نانو در تماس با مواد غذایی

یکی از کاربردهای تجاری نانو تکنولوژی در بخش غذایی بسته بندی است. بین ۴۰۰ تا ۵۰۰ فرآورده nano packaging برای استفاده تجاری تخمین زده شدند. نانو تکنولوژی پیشگویی می کند که استفاده از این تولیدات ۲۵% همه بسته بندی های غذایی در دهه آینده است. یک هدف اصلی در nano packaging افزایش عمر ماندگاری به وسیله بهبود عملکرد مانع در کاهش گاز، تبادل رطوبت و پرتو نور UV است. بالغ بر ۹۰% بسته بندی نانو بر اساس نانو کامپوزیت است که بهبود دهنده عوامل حامل در لفاف های پلاستیکی برای مواد غذایی و بطری های پلاستیکی برای نوشیدنی های غیر الکلی و آبمیوه است.

nano packaging همچنین می تواند خصوصیات ضد میکروبی، آنتی اکسیدانی و گسترش مدت ماندگاری و غیره داشته باشد.

در آینده در جهان نظریه استفاده از nanocoating برای موادی مانند پنیر، گوشت و میوه ها، آزاد کننده های شیمیایی nano packaging، بسته بندی ضد میکروبی بر اساس نانو و سنسورهای نانو و بسته بندی زیست تجزیه پذیر نانو، nano stick لایه های نانو برای بطری های سس باید به بحث گذاشته شود.

 

نتیجه گیری

محققین بر این باورند که سنجش دیدگاه عمومی نسبت به فناوری نانو باید در مراحل اولیه از توسعه این فناوری صورت گیرد. بدین ترتیب می توان از بسیاری از مشکلات ایجاد شده توسط فناوری اصلاح ژنتیکی (GM) جلوگیری کرد.

بسته بندی مبتنی فناوری نانو از دیدگاه عمومی یکی از کاربردهایی است که مشکل چندانی ایجاد نخواهد کرد و مشتریان از نوآوری هایی که در این خصوص صورت می گیرد، استقبال می کنند. مشتریان تمایل بیشتری نسبت به استفاده از مواد غذایی طبیعی دارند و در رابطه با کاربرد فناوری نانو در این گونه مواد تمایل چندانی از خود نشان نمی دهند. همچنین مطالعات نشان می دهد که تمایل مشتریان نسبت به کاربرد نانو ذرات در بسته بندی، بیشتر از استفاده از همین فناوری در مواد غذایی است.

 

منبع: aftabir.com

نام
ایمیل
متن نظر
عبارت داخل تصویر