بسته بندی هوشمند و فعال
هدف از بسته بندی مواد غذایی
جلوگیری از فساد باکتری و از دست رفتن مواد مغذی و درنتیجه افزایش مدت ماندگاری می‌باشد.
بسته بندی فعال و هوشمند نوعی از بسته بندی است که نسبت به تغییرات که در طول مدت نگهداری ماده غذایی رخ می‌دهد حساس است و به آن واکنش نشان می‌دهد. ترکیبات بسته بندی هوشمند طوری طراحی می‌شوند که با مواد غذایی پیوند بخورند به طوریکه یا از ماده خارج شوند بدون آسیب رساندن یا جذب آن شوند باز هم بدون آسیب. برای مثال ترکیبات جاذب اکسیژن، بخارآب،گاز کربنیک و…
این ترکیبات موادی با نفوذپذیری مغناطیسی‌اند و به علت جاذب بودن از رشد میکروارگانیسم‌ها نیز جلوگیری می‌کنند. این نوع بسته‌بندی به بسته‌بندی فعال نیز معروف است که در آنها از حسگرها و شناساگرها استفاده می‌شوند در انواع مختلف آنها از حسگر نشان دهنده تازگی، شناساگر زمان-دما و… استفاده میشود که به توضیح آنها می‌پردازیم.
فناوری نانو
می‌تواند در مواردی مانند افزایش مقاومت به نفوذ در پوشش‌ها، افزایش ویژگی‌های دیواره (مکانیکی، باکتریایی و..)، افزایش مقاومت در برابر گرما، گسترش ضد میکروب‌های فعال و سطوح ضد قارچ کارساز باشد. این نوع بسته‌بندی شامل رشته‌ای از نانوحسگرها می‌باشند که نسبت به گازهایی که از مواد غذایی آزاد و موجب فساد آنها می‌شوند به شدت حساس است و تغییر رنگ می‌دهد که این تغییر رنگ علامت واضحی از سلامت یا فساد ماده غذایی است.
محققان اتحادیه اروپا در پروژه‌ای به نام (گود فود) برای اطمینان از سلامت مواد غذایی نانو حسگرهای قابل حمل برای یافتن مواد شیمیایی مضر، از پاتوژن‌ها و سم ها در مواد غذایی استفاده می‌کنند با این کار دیگر نیازی به فرستادن ماده غذایی به آزمایشگاه نیست.
نانو حسگر ها می‌توانند مستقیما در داخل مواد بسته‌بندی به عنوان زبان یا بینی الکتریکی برای تشخیص مواد شیمیایی تولید شده حین فساد مواد غذایی به کار روند و محدوده‌ی شناسایی نانوحسگرها بسیار وسیع است و توانایی شناسایی اسید نوکلیئک، پروتئین، آنزیم، آنتی بادی، آنتی بیوتیک، آفت‌کش، فلزات سنگین، میکروارگانیسم، پاتوژن مولد فساد، ویروس و عدم باکتری را دارا می‌باشند.
نوع دیگری از این نانوحسگرها در برابر رهایش مواد شیمیایی ناشی از فساد غذا به شدت حساس بوده و تغییر رنگ می‌دهد. از کاربردهای نانو حسگرها در بسته بندی، استفاده از نانو بارکدها می‌باشد. نانوبارکدها جایگزین مناسبی برای بارکدهای قدیمی می‌باشد.
نانو بارکدها در هنگام فساد یا کاهش کیفیت محصول با تغییر رنگ یا تغییر شکل، مصرف کننده را آگاه می‌سازد. با به کارگیری نانو سنسورها در بسته بندی می‌توان یک بسته بندی با خواص جدید تولید کرد که علاوه بر خواص ضد میکروبی، مکانیکی مطلوب و ممانعت پذیری بالا ایمنی ماده غذایی را در طول حمل و ذخیره سازی افزایش می‌دهد.
حسگر و ساختار آن
این حسگرها یک وسیله الکتریکی هستند که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه می‌گیرند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند.
و به طور کلی ابزارهایی هستند که در شرایط خاص از خود واکنش‌های پیش بینی شده و مورد انتظار نشان می‌دهند. در طراحی یک حسگر دانشمندان علوم مختلف شرکت دارند. قسمت اصلی یک حسگر شیمایی یا زیستی عنصر حسگر آن است.
عنصر حسگر در تماس با یک آشکارساز است پس آشکارساز سیگنال‌های شیمیایی را که در نتیجه پیوند شدن عنصر حسگر با گونه مورد نظر تولید شده را به یک سیگنال خروجی قابل اندازه گیری تبدیل می‌کند. حسگرهای زیستی بر اجزای بیولوژیکی نظیر آنتی بادی‌ها تیکه دارند.
نانو حسگرها
حسگرهایی دقیق تر،کوچکتر، و با حساسیت بیشتر نسبت به انواع تغییرات می‌باشند و شبیه سنسورها دارای دو بخش اصلی هستند:
1) بخش گیرنده
2) تراسفورماتورها
اطلاعات فیزیکی یا شیمیایی به شکلی از انرژی تغییر می‌یابد که می‌تواند توسط مبدل اندازه‌گیری شود، ترانسفورماتور وسیله‌ای است که دارای خاصیت تبدیل انرژی مربوطه به نمونه به سیگنال الکتریکی می‌باشد.
انواع سنسورها
سنسور گازی
به وجود جز گازی به واسطه تغییر عوامل فیزیکی سنسور واکنش نشان می‌دهد و از طریق یک وسیله خارجی کنترل میشود.
سنسورهای اکسیزن بر مبنای فلورسان
از پیشرفته‌ترین و مطمئن‌ترین سنسورها برای اندازه گیری گاز موجود در فضای خالی بسته‌بندی به ویژه در فرآورده‌های گوشتی می‌باشد. این سنسورها با حل کردن رنگ در حلال آلی و قرار دادن روی یک پایه جامد به صورت ورقه‌ای پلی استر،فیبرنوری،و… تولید میشود.
سنسورهای طبیعی
این سنسورها وسایل آنالیتیکی کم حجمی هستند که شناسایی ثبت و انتقال اطلاعات مربوط به واکنش‌های بیولوریکی را بر عهده دارند و از یک گیرنده طبیعی اختصاصی برای ماده تجزیه شونده هدف و مبدلی برای تبدیل پیام‌های بیولوژیکی به واکنش‌های الکتریکی قابل اندازه گیری تشکیل می‌گردد. و شامل آنزیم‌ها، ضد ژن‌ها، میکروب‌ها و هورمون و اسید نوکلئیک می‌باشد.
سنسورهای تازگی
که به نشانگرهای تازگی نیز معروف هستند و اطلاعات مستقیمی از کیفیت ماده غذایی فراهم می‌کنند که نشان‌دهنده رشد میکروبی و یا تغییر شیمیایی در ماده غذایی است و متابولیت حاصل از رشد میکروب‌ها را تعیین می‌کنند. اکثر این نشانگرها بر اساس تغییر رنگ معرف در واکنش به متابولیت‌های میکروبی تولید شده طی فساد واکنش نشان می‌دهند.
انواع شناسگر‌ها
شناساگر دما – زمان
این نوع شناساگر روی بسته بندی موجود است و بر چسب شده و هرگونه تغییر دما و زمان را نمایش می‌دهد از جنس فیلم یا چسب است و با رنگ‌های مشخص شده متقارن بودن دما را نمایش می‌دهد.
شناساگر زمان-دمای پلیمری
این شناساگر وقتی محصول تازه است بی‌رنگ و بعد از آن سیاه میشود برای مواد غذایی آماده مثل سبزی و میوه و سالاد کاربرد بیشری دارد اما برای محصولات لبنی و گوشت نیز به طور گسترده در اسپانیا کاربرد دارد.
شناساگر آنزیمی
بیشتر برای گوشت، مرغ و گوشت چرخ کرده گوساله کاربرد دارد و وضعیت فساد را کنترل می‌کند.
شناساگر زمان – دمای میکروبی
به دلیل اینکه به طور مستقیم با فساد در ارتباط است جای خوبی در بازار باز کرده به شکل یک برچسب ژله‌ای بروی بسته چسبانده میشود. در حالت فعال، سبز بوده و به تدریج به سمت بنفش و سپس قرمز می‌رود این تغییر رنگ به دلیل کاهش PH و رشد میکروارگانیسم‌ها می‌باشد.
شناسگر زمان – دما فتوکرومیک
این نوع بسته‌بندی انباشه شدن تغییرات حاصل از دما و زمان را در طی مدت نگهداری محصولات منجمد و فسادپذیر مثل سوسیس و غذای آماده و… نشان می‌دهد و تحت تاثیر نور ماورای بنفش است. در شرایط مناسب در افزایش نور ابتدا رنگ آبی تیره ظاهر میشود و سپس با گذشت زمان ابی کم رنگ میشود که نشان دهنده پایان زمان معرف ماده غذایی است.