باشد و نقش دینامیکی در نگهداری ماده غذایی بازی نماید.
بسته بندی فعال به صورت زیر تعریف می شود:
“در بسته بندی فعال شرایط حاکم بر غذای بسته بندی شده را به نحوی تغییر می دهد تا مدت زمان نگهداری آن را افزایش داده و ایمنی و خصوصیات حسی غذا را بهبود بخشیده در حالیکه کیفیت غذای بسته بندی شده را حفظ می نماید”یا” بسته بندی فعال به عنوان زیر مجموعه ای از بسته بندی هوشمند طبقه بندی می شود و به شرکت افزودنی های خاص در فیلم های بسته بندی یا در داخل بسته با فرض نگهداری و افزایش عمر انبار مانی اطلاق میشود”.
بسته بندی فعال می تواند نقش های متعددی را داشته باشد که در بسته بندی های رایج وجود ندارد. این نقش ها عبارتنداز: فالیت ضدمیکروبی، گرفتن اکسیژن، رطوبت و اتیلن (ویژگی اسکاونجری)، رهاکردن مواد طعمی و یا اتانول ] 2[.

2-11- بسته بندی نانو
یکی از کاربردهای تجاری نانوتکنولوژی در بخش غذایی بسته بندی است. پیشگوئی شده است که در 25% بسته بندی های غذایی در دهه آینده از نانوتکنولوژی استفاده میشود. هدف اصلی در بسته بندی نانو افزایش عمر ماندگاری به وسیله بهبود عملکرد مانع در کاهش گاز، تبادل رطوبت و پرتو نور UV است. بالغ بر 90 درصد 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.
بسته بندی نانو می تواند خصوصیات ضدمیکروبی، آنتی اکسیدانی و گسترش مدت ماندگاری و غیره داشته باشد.
به طور کلی کاربردهای فناوری نانو در بسته بندی و حفاظت از محصولات را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:
– نانوکامپوزیت های مغناطیسی مورد استفاده در حسگرهای برچسبی.
– نانوکامپوزیت های پلیمری کلی(خاک رس) برای بهبود ویژگی های عایقی.
– پلاستیک های جدید برای استفاده در بطری ها با خواص عایق در برابراشعه UVو نفوذ گازها.
– برچسب های RFID .
– نفوذ ذرات پرکننده پلیمرها.
– نانو بارکدها و برچسب ها جهت بسته بندی و محافظت مقادیر کم.
– ارتقای دوام و قابلیت استفاده و بسته بندی پلاستیک ها.
– روکش های با نانو کامپوزیت های پلیمری و نانو الیافی.
– نانومواد افزودنی برای بهبود عملکرد (استحکام، مقاوم به آب، جذب، رسانایی و …).
– کاغذ و یا پلاستیک های با قابلیت حسگرها.
– نانوکدهای ساخته شده از مواد کاغذی و یا پلاستیکها برای شناسایی و تأیید اهداف بسته بندی هوشمند ]88[.

2-12- بسته بندی ضد میکروبی
سیستم بستهبندی است که قادر به بازداری از فساد و جلوگیری از رشد میکرو ارگانیسمهای بیماریزایی3 که آلودهکننده مواد غذایی هستند، میباشد. میتوان از طریق افزودن مواد ضدمیکروبی در سیستم بستهبندی و یا به کارگیری پلیمرهای ضدمیکروبی که نیازمندیهای بستهبندی مورد رضایت مصرف کننده را تامین کند، به عملکرد ضدمیکروبی جدیدی دست یافت. هنگامیکه سیستم بستهبندی فعالیت ضدمیکروبی را القا میکند، سیستم بستهبندی یا مواد بسته بندی بوسیله افزایش دوره تاخیری4 و کاهش سرعت رشد و یا کاهش تعداد میکرو ارگانیسمهای زنده، رشد میکروبی را محدود میکند و یا از رشد میکروبی جلوگیری میکند ]7[.

2-12-1- انواع بسته بندی های ضد میکروبی
بسته بندیهای ضد میکروبی را میتوان به انواع زیر طبقهبندی کرد :
قرار دادن کیسههای کوچک (ساچت)5 حاوی مواد ضدمیکروبی فرار در داخل بستهبندی
وارد کردن مستقیم مواد ضد میکروبی و غیر فرّار در داخل پلیمر بستهبندی
پوششدادن یا جذب سطحی ماده ضدمیکروبی بر روی سطح پلیمر بستهبندی
بی تحرککردن مواد ضد میکروبی بر روی پلیمر توسط پیوندهای کووالانسی
استفاده از پلیمرهایی که به صورت ذاتی ویژگی ضدمیکروبی دارند ]5[.

2-12-2- مزایای استفاده از بسته بندی های ضد میکروبی
در بستهبندیهای ضد میکروبی انتشار مواد ضد میکروبی از ماتریکس پلیمر به سطح ماده غذایی به صورت آهسته و در زمان طولانی انجام میگیرد و در نتیجه برای مدت طولانی غلظت زیادی از ماده ضدمیکروب در سطح فرآورده وجود خواهد داشت. مواد ضدمیکروبی از طریق کاهش سرعت رشد و طولانی کردن فاز تاخیری میکروارگانیسمها و یا غیر فعال کردن و نابودی میکروبها باعث افزایش ماندگاری فرآورده غذایی میشود ]5[.

2-12-3- معایب استفاده از بسته بندی های ضد میکروبی
ماده ضد میکروبی به سرعت از سطح ماده غذایی به داخل آن نفوذ میکند (منتشر میشود ) و در نتیجه خاصیت ضد میکروبی در سطح کاهش مییابد. مواد ضد میکروبی باقی مانده در تماس با مواد فعال موجود در سطح خنثی میشوند و میکروبهای آسیب دیده ممکن است دوباره فعال گردند. برای مثال ثابت شده است که امولیسفایرها و اسیدهای چرب با نایسین واکنش داده و خواص آن را کاهش میدهند ]5[.

2-13- پلاستی سایزرها6
فیلم ها و پوشش های خوراکی نیاز به کشش خوب و انعطاف پذیری، شکنندگی پایین، چقرمگی بالا برای جلوگیری از ترک خوردن در طول حمل و نقل و ذخیره سازی دارند بنابراین پلاستیسایزرها با وزن مولکولی پایین برای تغییر انعطاف پذیری فیلم های خوراکی به آنها افزوده میشود. سایز کوچک، قطبیت بالا گروههای قطبی در مولکول و فاصله بیشتر گروههای قطبی در مولکولهای پلایستسایزر سبب افزایش اثرات آن بر روی پلیمرها میگردد. در واقع عملکرد آنها اینگونه است که با افزایش حجم آزاد یا کاهش جاذبه ذرات بین زنجیره های پلیمری مجاور سبب کاهش پیوند هیدروژنی بین زنجیره های پلیمر میگردد ]8
9[. بیشترین پلاستیسایزرهای استفاده شده پروپیلن گلایکول ]97[، گلیسرول ]89[، سوربیتول ]44[، الیگوساکارید ]20[، و آب هستند. در نهایت به این نتیجه میرسیم که افزودن پلاستیسایزرها سبب تغییرات قابل توجه ای در خواص مانعی از فیلم ها به عنوان مثال افزایش نفوذپذی فیلم به گازها، کاهش توانایی فیلم در جذب آب و کاهش استحکام کش ] 34و 38[. به عنوان یک قانون کلی می توان بیان نمود:با افزایش پلاس سایزرها به فیلم های غذایی، قابلیت نفوذ پذیری تا حد قابل توجهی افزایش یافته و باعث پیوند هیدروژنی بین زنجیرههای پلیمری کاهش یافته و در عین حال حجم مولکولی افزایش می یابد که منجر به افزایش قابلیت انعطاف پذیری فیلم میشود ]87[.
تالجا7 و همکاران (2007)، اعلام کرده اند که گلیسرول به منظور نرم کنندگی به فرمولاسیون فیلم افزوده می شود. پلاستیسایزرها تحرک زنجیره های پلیمر را با پرکردن فضاهای خالی بین شبکه پلیمر، افزایش می دهند و نیروهای پیوندی درون مولکولی کاهش یافته، شکنندگی کم، آبدوستیو قابلیت انتقال گاز و بخار آب زیاد می شود ]92[.
بنابه گزارش ( گیلبرت8 و همکاران، 1996)، افزودن پلاستیسایزر با کاهش پیوندهای درون مولکولی بین زنجیره های پلیمر، خواص فیلم را اصلاح کره و WVP را افزایش می دهد. علیرغم این یافته فیلم های دارای فروکتوز و سوربیتولWVP کمتری را نسبت به فیلم های بدون پلاستیسایزر نشان دادند. از آنجائیکه فیلم های بدون پلاستیسایزر بسیار شکننده اند، این امکان وجود دارد که منافذ بسیار ریزی داشته باشند که سرعت انتقال بخار آب را افزایش دهند ]37[.

2-14- روشهای تولید فیلم
به طورکلی فیلمهای خوراکی از محلول ها یا دیسپرسیون های ترکیبات فیلمساز پدید می آیند ]50[. اجزای اصلی فیلم سازی را میتوان به سه بخش شامل حلال، پلیمر و نرم کننده (پلاستیسایزر) تقسیم کرد. پلاستیسایزرها همچون پلیمرها باید محلول در حلال و نیز با آنها قابل امتزاج باشند ]70[. تولید فیلم مستلزم وجود دست کم یک ترکیب پلیمری است که قادر به ایجاد ساختار شبکهای با استحکام و پیوستگی کافی باشد ]69[. در ارتباط با تولید فیلم های خوراکی نکات و ظرایف فراوانی وجود دارند که هر یک بر خواص نهایی فیلم های تولید شده اثر قابل ملاحظه دارند. از جمله آنها می توان به اثر عواملی نظیر جنس و غلظت پلیمر فیلم ساز، PHمحلول لفاف ساز، دما، زمان، قدرت یونی محلول فیلم ساز، نوع و مقدار افزودنی های مورد استفاده، فشار، نوع ترکیب بندی فیلم از نظر ساده و یا مرکب بودن و مخلوط یا لایه ای بودن (قرار گیری دو یا چند لایه مجزا روی یکدیگریا مخلوط شدن اجزاء)، جزئیات مربوط به خواص شیمیایی هر یک از اجزای فیلم ساز، حضور الکترولیت ها و روش تولید فیلم اشاره داشت ]54[. تولید این فیلم ها را می توان در دو قسمت شامل تشکیل فیلم به صورت مجزا و تشکیل فیلم به طور مستقیم بر سطح غذا مورد بررسی قرار داد. در حالت نخست، ابتدا فیلم ساخته شده و سپس بر سطح ماده غذایی پوشش داده میشود، حال آن که در حالت دوم تشکیل فیلم و پوشش دهی آن بر سطح غذا در یک مرحله صورت میگیرد. هر یک از روش های بالا که مورد استفاده قرار گیرند، نخستین مرحله در تولید فیلم، تهیه محلول فیلم ساز است. این محلول، حلال، پلیمر فیلم ساز و افزودنی ها را شامل می شود. در شیوه تشکیل مجزای فیلم، محلول فیلم ساز پس از تهیه شدن با یکی از روش های لایه سازی گسترانده و خشکمی شود. فیلم حاصل با روش های روکش دادن بر سطح ماده غذایی پوشش داده می شود. معادل این شیوه ها در روش پوشش دهی مستقیم فیلم بر غذا، شیوه های افشانی، لایه سازی، برس زنی، غرقابی یا غوطه وری و پوشش دهی با بستر سیال را شامل میشود ]48[.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   مقاله با موضوعپرسش نامه، سابقه خدمت، منابع سازمان، بهبود عملکرد

2-15- ارزیابی خواص فیلم های خوراکی
2-15-1- خواص ممانعتی
خواص ممانعتی فیلمهای خوراکی به گازها/ بخارات در صنعت غذا، در شرایطی که جلوگیری از پدیدههای نامطلوبی نظیر از دست رفتن رایحه، جذب بوهای نامطلوب از محیط، از دست رفتن رطوبت غذا و جذب رطوبت از اتمسفر به غذاهای خشک مطرح باشد، از اهمیت فراوان برخوردار است ]30[. به طور کلی فیلم های خوراکی به دلیل آبدوست بودن، از خواص ممانعتی مطلوب به O2 و CO2 به ویژه در رطوبت نسبی پائین برخوردارند. عوامل محیطی دما و رطوبت نسبی در میزان تراوایی این فیلمها مؤثرند ] 12[. زیاد بودن رطوبت در مواد غذایی باعث واکنش های شیمیایی و آنزیمی مخرب و زایل شدن بافت آنها میشود. به طور کلی خواص ممانعتی فیلمهای زیست پلیمری به رطوبت به دلیل خاصیت آبدوستی آنها، برخلاف خواص ممانعتی به اکسیژن و سایرگازها، ضعیف است ]13[. ممانعت به عبور بخار آب با شاخص “تراوائی بخار آب =WVP، سرعت گذر بخار آب = WVTR
و ممانعت به عبور اکسیژن با شاخص” تراوائی اکسیژن =OP ” یا ” سرعت گذر اکسیژن = OTR ” سنجیده میشود ] 14[ .
OTR= oxygen transmission rate
OP= oxygenpermeability
WVP=water vapor permeability
WVTR=water vapor transmission rate

استفاده از پوشش های خوراکی به ویژگی های ممانعت در برابر گاز، بخار آب، آروما و روغن وابسته است که به ترکیبات شیمیایی و ساختار پلیمر تشکیل دهنده و ویژگی های محصول و شرایط نگهداری بستگی دارد.
کاهشOTR موجب کاهش اکسیداسیون چربی (رنسیدیتی)، اکسیداسیون میوگلوبین (قهوه ای شدن رنگ)، کاهش تصعید مواد فرار از محصول و جلوگیری از نفوذ مواد فرار از محیط می شود.
در مورد نفوذ پذیری به بخار آب از میان ماتریکس پلیمر فیلم میزانWVP برای فیلمهای خوراکی بستگی به پلاستیسایزر، دما، رطوبت نسبی و … دارد. میل ترکیب شدن با آب در فیلم ها به ترکیبات هیدروفیلیک موجود
در پلیمر نسبت داده شود ]91[.
جییوآگو 9و همکاران در سال 2009بیان داشتند، در فیلم بر پایه نشاسته نخود با پلاستیسایزر گلیسرول (GPS) با پر کننده اکسید روی به همراه40% کربوکسی متیل سلولز ZnO-CMC))، WVPدر فیلم های کامپوزیت Zno-CMC/GPS با افزایش محتوی Zno-CMCکاهش معنی داری پیدا می کند که نشان دهنده اینموضوع استکهمقاومت دربرابرآب درکامپوزیت بهتراز ماتریکسخالصاست] 45[.
لی10 و همکاران در سال 2010 نشان دادند کهWVPدر فیلم هایPVC با فزایش مقدار نانو ذرات اکسید روی کاهش قابل توجه ای دارد (05/0 P)، بنابراین فیلمهای پوشیده شده با نانو ذرات اکسید روی میتوانند مولکول آب بیشتری در سیستم بسته بندی نگه دارند و در نتیجه عمر مفید برخی مواد غذایی مانند میوه ها و سیبزیجات را به تاخیر می اندازد. این محققین بیان کردند که ضعف اصلی فیلم های خوراکیWVTR بالای آنهاست که در این تحقیق مشخص شد که نرخ انتقال رطوبت نسبی و اکسیژن در بسته بندی های نانو کاهش یافت در مقایسه با بسته بندی های طبیعی در نتیجه فیلم های پوشش داده شده با نانو اکسید روی پتانسیل خوبی برای بسته بندی مواد غذایی است ]57[.
طی تحقیقات برودی11 در سال 2006 نشان داده شد که نانو کامپزیت هایCNTs با PLA تا 200 درصد سرعت انتقال بخار آب را بهتر از PLA خالص افزایش میدهد ]24[.

2-15-2- خواص مکانیکی
به طور معمول، مقاومت مکانیکی فیلم های هیدروکلوئیدی بر اساس سه پارامتر مورد بررسی قرار میگیرد: استحکام کششی (TS) مدول یانگ (Y)و درصد افزایش طول در نقطه شکست (E).قدرت کشش، خواص ازیاد طول،مدول یانگ توسط منحنی استرس–استرین (تنش-کرنش) توسط انجمن مواد و آزمایش آمریکا (ASTM ) تعریف شده است.
خواص مکانیکی فیلمها به نیروهای بین مولکولی زنجیرههای پلیمری سازنده آنها، نسبت ترکیبات سازنده افزودنیهای اضافه شده در شرایط محیطی بستگی دارد ]53[.
مهمترین شاخصهای سنجش خواص مکانیکی عبارتند از:
استحکام کششی(TS)، بیشترین نیرویی که سبب کسیختگی جسم میشود تقسیم بر سطح مقطع جسم را گویند. نشان دهنده قدرت کششی یا فشاری آن جسم است و یا نشان دهنده مقاومت جسم است.
کشیدگی در نقطه شکست (E%)، بیشترین تغییر طول نسیت به طول اولیه را گویند.به عنوان یک خاصیت جسم معرفی می شود که انعطاف پذیری جسم را بررسی میکند. نشان دهنده قدرت کشش پذیری است. (چند درصد طول می تواند کش بیاید ولی پاره نشود)
مدول یانگ (Young’s moduls) نسبت stress به strain در ناحیه خطی است که میزان سختی جسم را بررسی می کند و نشان می دهد که هرچه سختی جسم بیشتر باشد سختی جسم بیشتر است.
ویلهلم12 و همکاران در سال 2003 نشان دادند که افزودن پر کننده غیر آلی به ماتریکسPS-PVOH سفتی فیلم را افزایش میدهد ] 102[.
لین13 و همکاران در سال 2009 نانو ذرات اکسید روی را در سه شکل(P-N-W)به پلیمر پلی پروپیلن(PP)اضافه کردند. که نتایج نشان داد ساختار شش ضلعی یا چند وجهیrod اجازه می دهد، استرس به طور موثرتری نسبت به دیگر نانو ذرات ZnO به ماتریکس پلیمری منتقل شود که سبب افزایش قدرت و سفتی کامپوزیت میشود. پر کننده ZnO _ N کمترین میزان کشیدگی(E%)را دارد که بدین علت است که بطور متوسط سایز کریستال کوچکتر است و تمایل دارد به آگلومیریزه شدن (بهم پیوستن) در هنگام مخلوط شدن با پلی پروپیلن دارد، در نتیجه ماتریکس حاصل


دیدگاهتان را بنویسید