English / Persian
امروز سه شنبه 31 مرداد 1396
باسلام کاربرد تکنولوژی نانو و علت استفاده آن در بسته بندی مواد غذایی چیست؟
شهرک فناوری
گروه کارخانجات پارت لاستیک
کانال تلگرام کلینیک تخصصی بسته بندی مواد غذایی ایرانفودصنعتکانال تلگرامی باشگاه فرمولاسیون مواد غذایی ایرانماشین الات بسته بندی حبوبات و خشکبار

آمار بازدیدکنندگان

کاربر گرامی :  شما می توانید سئوالات مورد نظر خود را در زمینه های متنوع بسته بندی ازطریق منوی تماس یا ما به این

 کلینیک منعکس و پاسخ های متعدد در خصوص سئوال مطروحه را از طریق همین سایت مشاهده فرمائید

یک شنبه 16 خرداد 1395
 پریناز عسگری

بسته­بندی به عنوان صنعتی با اهمیت در صنایع غذایی مطرح است. اصولا فیلم یا پوشش به عنوان لایه­ای یکپارچه بر روی مواد غذایی قرار داده می­شود. عملکرد آنها، ایجاد یک سد در مقابل انتقال مواد( آب، گاز و چربی)، حفظ و انتقال اجزای مواد غذایی و افزودنی­ها(رنگ­ها، طعم­دهنده­ها و نظایر آنها)، جلوگیری از رشد میکروارگانیسم­ها در سطح ماده غذایی و نیز حفاظت مکانیکی آنها می­باشد. خواص کاربردی فیلم­ها به میزان زیادی تحت تاثیر عواملی مانند فرمولاسیون، تکنولوژی تهیه فیلم، ویژگی­های حلالیت و افزودنی­ها قرار دارد. فیلم­ها به عنوان حامل برای مواد فعال نظیر آنتی­اکسیدان­ها، مواد ضد میکروبی، رنگ­ها وطعم دهنده­ها در بسته­بندی مواد غذایی کاربرد گسترده­ای دارند. بسته­بندی چهره کالا را مشخص می­کند، زیرا خریدار از طریق بسته­بندی، محصول را شناسایی می­کند. در واقع بسته­بندی پیام تولیدکننده موادغذایی به خریدار است. بسته­بندی موادغذایی علاوه بر ماندگاری محصول، هزینه کمتری برای کارخانه صنایع غذایی در انبارمانی دربر خواهد داشت، از طرفی هزینه حمل­ونقل و میزان ضایعات نیز کاهش می یابد.

نانو­تکنولوژی فناوری جدیدی است که تمام دنیا را فراگرفته است . نانو از واژه یونانی  به معنای ریز اندام [1] گرفته شده است. واژه نانو زمانی استفاده می­شود که حداقل یکی از ابعاد در مقیاس نانو باشد(گرینر، 2009). در واقع نانو نشان­دهنده نانومتر است (9-10 متر)، (گرینر، 2009؛ حسینی، 2006).

علاقه مشتریان به مواد غذایی سالم و تازه در بسته بندي مناسب، موجب پیشرفت این صنعت شده است. امروزه بسته بندي غذا به خصوص بر روي کنترل و تنظیم متمرکز شده است . بسته بندي بااستفاده از نانو موادي به نام هوشمند انجام شده که می توانند نسبت به شرایط محیطی پاسخ دهند و خود را ترمیم نمایند و مصرف کننده را نسبت به آلودگی یا حضور پاتوژن آگاه نمایند. بسته بندي هاي هوشمند در صنایع غذایی به محض شروع فساد در ماده غذایی در داخل بسته، از خود ماده نگهدارنده آزاد کرده و تغییرات دمایی، ترشح رطوبت ومایعات را از ماده غذایی داخل بسته تشخیص داده و به مصرف کننده اعلام می کنند

  
چهارشنبه 27 آبان 1394
 معصومه راعی

       ﻋﻠـﻢ ﻧـﺎﻧﻮ، ﻋﺒـﺎرت اﺳـﺖ از ﻣﻄﺎﻟﻌـﻪ و ﭘـﮋوﻫﺶ وﺳـﺎﻳﻞ  و ﺳـﺎﺧﺘﺎر ﻫـﺎﻳﻲ ﻛـﻪ درﻛﻮﭼﻚ ﺗﺮین واحد دیمانسیون (200) نانومتر ﻳﺎ ﻛﻮ چکتر وﺟﻮد دارﻧﺪ . از ﺗﻌﺎرﻳﻒ ﻓﻮق ﺑﺮ ﻣﻲ آﻳﺪ ﻛﻪ ﻧﺎﻧﻮ ﺗﻜﻨﻮﻟﻮژي ﻳﻚ رﺷﺘﻪ ﻧﻴﺴـﺖ . ﺑﻠﻜﻪ روﻳﻜﺮد ﺟﺪﻳﺪي در تمام رﺷﺘﻪ ﻫﺎﺳﺖ . فناوری نانو کاربرد وسیعی در همه مراحل تولید ، نگهداری ،بسته بندی و انتقال تولیدات کشاورزی دارد . از سوی دیگر موضوع بسته بندی مواد غذایی و ارتباط آن با ضایعات است. چرا که یکی از دلایل عمده تبدیل محصولات کشاورزی به ضایعات بدلیل عدم بسته بندی مناسب است . بسته بندی با استفاده از نانو هوشمندانه میتواند انجام و نسبت به شرایط محیطی پاسخ دهد و خود را ترمیم نماید و مصرف کننده را نسبت به آلودگی یا حضور پاتوژن آگاه نماید. همچنین میتواند امکان کنترل شرایط محصولات در طول حمل و نقل و استفاده از روشهای بسته بندی مبتنی بر علوم جدید را مهیا نماید . این روش دارای پتانسیل برای جلوگیری از فساد مواد غذایی ، افزایش طول عمر فراورده ها و کاهش ضایعات است .

 ﺑﺴﺘﻪ ﺑﻨﺪي ﻫﺎي ﻫﻮﺷﻤﻨﺪ در ﺻﻨﺎﻳﻊ ﻏﺬاﻳﻲ ﺑﻪ ﻣﺤﺾ ﺷﺮوع ﻓﺴﺎد در ﻣﺎده از ﺧﻮد ﻣﺎده ﻧﮕﻬﺪارﻧـﺪه آزاد ﻛـﺮده و

ﺗﻐﻴﻴﺮات دﻣﺎﻳﻲ، ﺗﺮﺷﺢ رﻃﻮﺑﺖ وﻣﺎﻳﻌﺎت را از ﻣﺎده ﻏﺬاﻳﻲ داﺧﻞ ﺑﺴﺘﻪ ﺗﺸﺨﻴﺺ داده و ﺑﻪ ﻣﺼﺮف ﻛﻨﻨﺪه اﻋﻼم ﻣﻲ ﻛﻨﻨﺪ  

اﻳﻦ ﻣﺎده ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﭘﻼﺳﺘﻴﻚ ﻫﺎي روﺷﻦ ﺗﺮ ﻣﻘﺎم ﺗﺮ و ﻣﻘﺎوم ﺑﻪ ﺣﺮارت را ایجاد که حاوی نانو مواد رسی است این ماده در سراسز پلاستیک پراکنده است و قادر است که اکسیژن ،دی اکسید کربن و رطوبت را برای حفظ گوشت و سایر غذاها بلوکه نماید. این ماده میتواند پلاستیک های روشن تر و مقاوم تر به حرارت ایجاد نماید .  

با استفاده از نانو اکرها میتوان پلاستیکی تولید کرد که عمر ماندگاری نوشیدنی را تا حدود 18 ماه افزایش دهد.  

 

 

 

 

  
شنبه 20 دی 1393
 ندا فلاح

فناوري نانو به تکنیک طراحي، توصیف، تولید و کاربرد ساختار، ابزار و سیستم ها در مقیاس نانو  اطلاق مي شود. این فناوري با کنترل ابعاد و ساختار ماده در دامنه 1تا 100 نانومتر ویژگي هاي  جدید و بي نظیري را به ماده مي دهد. با توجه به پیشرفت هاي روز افزون درزمینة تولید، توزیع و فرآیند  مواد غذایي، افزایش ایمني غذا نیز اهمیت به سزایي یافته است. یکي از راهکارهاي جدید براي  افزایش امنیت غذایي استفاده از فناوري نانو مي باشد. مواد تولید شده بر اساس فناوری نانو علاوه  بر ایمني بهداشتي بالاتر داراي قیمت کمتر و کیفیت بالاتر مي باشند  . فناوري نانو می تواند در فرآوري و نگه داري مواد غذایي، پوشش ها (با استفاده نانوذرات) ، گندزدایي تجهیزات کارخانجات  مواد غذایي (توسط نانوامولسیون ضد میکروبي) و همچنین در ساخت حسگرهای زیستی براي  تشخیص آلودگي هاي بیماري زا استفاده  شود. بیشترین کاربرد فناوری نانو در زمینة بسته بندي و تشخیص عوامل بیماري زاي غذایي  مي باشد. این دانش سبب ایجاد تحولي عظیم در صنایع بسته بندي به دلیل اصلاح ساختار مواد در  سطح ملکولي شده است و هم اکنون امکان تولید صنعتي آن ها فرآهم مي باشد.

کاربرد فناوری نانو در بسته بندي مواد غذایي

بسته بندي یکي از مسائل اساسي در زمینة ایمني غذا است. استفاده از دانش نانو می تواند سبب  بهبود کیفیت و کارایي مواد بسته بندي و درنتیجه اطمینان از امنیت غذایي گردد. بسته بندي هاي داراي  نانوذرات می توانند هوشمندانه به شرایط محیطي (دما و رطوبت) پاسخ دهند و یا مصرف کننده را در  زمینة آلودگي ها و  یا حضور مواد سمي آگاه سازند. برخي از نانومواد می توانند ویژگي هاي  نفوذپذیري مواد بسته بندي را تغییرداده، سبب بهبود  ویژگي هاي مکانیکي، شیمیایي، حرارتي و میکروبي شوند. این بسته ها توانایي کاهش رشد قارچ ها را  دارند. به عنوان مثال نانوذرات اکسید مس، منیزیم و نقره داراي خاصیت ضدمیکروبي هستند. مکانیسم فعالیت ضدمیکروبي نقره به دلیل واکنش یون هاي نقره با ریبوزوم ها و جلوگیري  از بیان آنزیم هاي مرتبط با تولید  ATP  و همچنین تغییر قابلیت نفوذ پذیري غشاء مي باشد. پلاستیک ها به طور وسیع در صنایع بسته بندي مواد غذایي استفاده مي شوند. با این وجود استفاده  از آن ها به دلیل عدم توانایي در جلوگیري از عبور اکسیژن، دي اکسیدکربن، آب و ترکیبات  آرومادار، محدودیت هایي دارد. استفاده از نانوذرات در پلاستیک ها می تواند سبب بهبود خاصیت  نفوذ . پذیري بسته هاي غذایي گردد به عنوان مثال بسته هاي حاوي نانوذرات رس داراي مزایایي  از قبیل ویژگي هاي مکانیکي، حرارتي و ممانعت کنندگي بهتر مي باشند.  این نانوذرات سبب  جلوگیري از عبور اکسیژن، دي اکسیدکربن و رطوبت گردیده، همچنین موجب افزایش شفافیت بسته  مي شوند. فیلم هاي زیست تخریب پذیر نشاسته و نانوذرات رس نیز می توانند در بسته بندي مواد  غذایي به منظور افزایش ایمني غذایي با توجه به خاصیت ضد میکروبي نانوذرات رس، استفاده شوند.

استفاده از نانوساختارهاي مختلف می تواند سبب تولید بسته بندي هاي پلاستیکي با مقادیر مختلف  نفوذپذیري نسبت به آب و گازها، بسته به نوع مادة غذایي گردد. با استفاده از این نانوذرات امکان  تولید بطري هایي با نفوذپذیري کمتر نسبت به نور و مقاومت مکانیکي و حرارتي بهتر وجود دارد. این  بسته ها سبب افزایش زمان ماندگاري، حفظ رنگ، عطر و طعم مواد غذایي، جلوگیري از رشد میکرو  ارگانیسم ها و تسهیل عملیات حمل و نقل و نگه داري مي شود. با استفاده از بسته هاي حاوي  نانوحسگرها نیز مصرف کننده می توانند نسبت به پیشینة شرایط نگهداري (مانند دما و pH) آگاه شود.

سیلیکات کلسیم نانوساختار و مواد فاز متغیر براي بسته بندي مواد غذایي فسادپذیر استفاده شده اند.  نانوذرات سیلیکات کلسیم داراي ساختار متخلخل و خاصیت جذب رطوبت هستند. آلکان هاي فاز  متغیر می توانند براي ذخیرة حرارت در بسته هاي غذایي (با توجه به ماهیت غیرسمي آن ها) استفاده  شوند. در این حالت نانوذرات سیلیکات کلسیم می توانند آلکان هاي فاز متغیر (با دماي ذوب 8 درجه  سانتي گراد) را درون ساختار متخلخل خود قرار دهند. این بسته ها داراي ویژگي هاي حرارتي فوق  العاده اي بوده، می توانند دماي داخل بسته را پس از افزایش دماي محیط تا 32 درجه سانتي گراد به  مدت 5 ساعت در حدود 10 درجه سانتي گراد حفظ نمایند. از این ویژگي می توان براي حفظ  کیفیت مواد غذایي حساس طي حمل و نقل و افزایش زمان ماندگاري و امنیت غذایي بهره جست.

کیتوزان یک پلي ساکارید زیست تخریب پذیر، غیر سمي و زیست سازگار است. نانوفیبرهاي  تولید شده از کیتوزان به عنوان پوشش هاي بسته بندي داراي خاصیت ضد میکروبي مي باشند. پوشش هاي زیست تخریب پذیري توسط ژلاتین و پکتین با درجة متوکسیل پایین نیز براي بسته بندي  مواد غذایي تولید شده است.

سوتومویت و همکاران ویژگي فیلم هاي خوراکي ساخته شده از پروتئین هاي آب پنیر و حاوي سه  نوع  نانورس مختلف (کلویسیت Na کلویسیت 20A و کلویسیت 30B) را براي مصارف غذایي  بررسي نمودند. فیلم هاي داراي نانورس نسبت به فیلم هاي خالص پروتئیني شفافیت کمتري داشتند. ولي نتایج نشان داد فیلم هاي حاوي نانوذرات کلویسیت 30B   داراي خاصیت ضد میکروبي در برابر  باکتري گرم مثبت لیستریا مونوسایتوژنز مي باشند. فرناندز و همکاران بیان نمودند استفاده  نانوذرات نقره در بسته هاي غذایي از رشد اشرشیا کولي و استافیلوکوکوس اورئوس جلوگیري مي  کند. همچنین ولي پور مطلق نشان داد استفاده از نانوذرات نقره با غلظت 1 و 2 درصد در بسته بندی  زرشک باعث کاهش رشد کپک ها و شمارش کلي باکتري ها و بهبود رنگ محصول می شود. 

 نانو ذرات نقره در بسته بندی مواد غذایی

یکی از کاربرد های فناوری نانو در بسته بندی غذا استفاده نانو ذرات نقره با خاصیت انتی باکتریال در ظروف نگهداری است. این اثر بواسطه پراکنده شدن ذرات نقره به صورت بسیار ظریف در ظروف می باشد. آنچه حیطه نانو را برای محققان جالب ساخته در این حقیقت نهفته است که با کاهش ابعاد ماده در اندازه نانو، خواص فیزیکی و شیمیایی ماده تغییر یافته و واکنش پذیری و تاثیرگذاری آن بیشتر می شود. یونهای نقره بدلیل اندازه کوچک دارای سطح تماس بیشتر و اثر ضد میکروبی بالاتر می باشند. انواع ذرات نقره؛ 1- نانوذرات با پایه فلزی 2- نانو ذرات با پایه یونی AgNO3 3- نانوذرات با پایه کامپوزیتی SiO2

روش های تولید نانوکامپوزیت:

نانو سیلور قابل اختلاط با انواع پلیمر می باشد. بطور کلی سه روش برای تولید نانو کامپوزیت های پلیمری وجود دارد. (1) مخلوط سازی مستقیم: در این روش سوسپانسیونی از  نانو مواد به محلول پلیمری اضافه می شود. سپس مخلوط حاصل توسط یک پرس هیدرولیک در یک قالب استودر پرس شده و در نهایت صفحات نازکی از نانوکامپوزیت بدست می آید. (2) فرآوری محلولی: اگر ماده زمینه پلیمری و مواد نانو در یکدیگر قابل حل شدن باشند، محصول رامی توان در یک قالب ریخته گری کرد و نانو کامپوزیت بدست آورد. در غیر اینصورت نانوکامپوزیت در یک حلال حل شده و در نهایت حلال تبخیر می شود. (3) پلیمریزاسیون: در این روش مواد نانو را در منومر پلیمر زمینه جاسازی کرده و سپس با پلیمریزاسیون ، مونومر رشد میکند و مواد پرکننده را در بر می گیرد.

بدلیل کمبود امکانات و تجهیزات لازم در صنایع پایین دستی، بهترین روش تولید قطعات پلیمر انتی میکروبیال، تولید مستریچ انتی میکروبیال با استفاده از کامپوزیت نانوسید همراه با پایه های مختلف پلیمری است.

گرانول پلیمر+ پودر نانوسید= مستریچ آنتی باکتریال

مستریچ آنتی باکتریال+ (گرانول پلیمر+ مواد افزودنی) فرآیند شکل دهی تولید قطعه نهایی

 

منابع:

1-  فتحی، م.، محبی، م.، 1389، افزایش امنیت غذایی با استفاده از فناوری نانو. ماهنامه فناوری نانو، شماره4، ص 16-18

2-    کریم زاده، ف. و همکاران. نانو مواد. جهاد دانشگاهی واحد اصفهان

3-    www.nanocid.com

4-    www.nano.ir

 

 

  
دوشنبه 15 دی 1393
 معصومه اكبرآبادي

نانو حسگرهای زیستی ابزارهایی هستند که که از تلفیق ابزارهای شیمیایی، فیزیکی و زیستی بدست آمده اند. این حسگرها شامل ترکیبات زیستی مانند یک سلول، آنزیم و یا آنتی بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و قادرند که تغییرات ایجاد شده در مولکول های اطراف خود را گزارش دهند. این گزارش ها توسط سیگنالهایی که مبدل انرژی به تناسب با مقدار آلودگی تولید میکند دریافت می شوند. بنابراین اگر تجمع زیادی از عامل بیماری در اطراف این حسگرها وجود داشته باشد سیگنال های قوی فرستاده می شوند. ارزیابی حضور آلاینده ها در محیط توسط حسگرها در چند دقیقه میسر است اما با استفاده از روش های رایج حداقل 48 ساعت زمان برای تشخیص نیاز است. استفاده از نانوحسگرهای زیستی در بسته های غذایی نیز کاربرد که در صورت شروع فساد مواد غذایی می توانند هشدار دهنده باشند. از دیگر کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی ایجاد پلاستیک های جدید در صنعت بسته بندی مواد غذایی است. در تولید این پلاستیک ها از فناوری نانو ذرات استفاده شده است. اکسیژن مسئله سازترین عامل در بسته بندی مواد غذایی است زیرا این عنصر باعث فساد چربی مواد غذایی و همچنین تغییر رنگ آنها میشود. در این پلاستیک جدید نانوذرات به صورت زیگزاگ قرار گرفته اند و مانند سدی مانع از نفوذ اکسیژن می شوند. به بیان دیگر مسیری که گاز باید برای ورود به بسته طی کند طولانی می شود. به همین خاطر مواد غذایی در این بسته ها تازگی خود را بیشتر حفظ می کنند. با طولانی کردن مسیر حرکت مولکولهای اکسیژن، مواد غذایی دیرتر فاسد می شوند. شرکت Bayer Polymer کیسه ای پلاستیکی با نام Durethan KU2-2601 تولید کرده است که از محصولات موجود در بازار سبک تر و محکم تر است، همچنین مقاومت بیشتری در برابر گرما از خود نشان می دهد. هدف اولیه از تولید پلاستیک های بسته بندی مواد غذایی، جلوگیری از خشک شدن محتویات آنها و محافظت در مقابل رطوبت و اکسیژن است. پوشش جدید غنی از نانوذرات سیلیکات است. این نانوذرات تا حد زیادی از نفوذ اکسیژن، گازهای دیگر و رطوبت جلوگیری می کنند و فساد مواد غذایی را به تعویق می اندازند. سازمان های دیگر به کمک فناوری نانو در حال یافتن راهی برای تشخیص فساد مواد غذایی هستند. به عنوان مثال شرکت AgroMicron، افشانه تشخیص دهنده نانوبیولومینسانس را ساخته که شامل پروتئین لومینسانت است. در این طرح، افشانه سطح میکروب هایی مانند Salmonella و E.coli را پوشانده، و از خود نوری ساطع می کند و به این روش فساد مواد غذایی تشخیص داده می شود. این شرکت امیدوار است بتواند محصول مورد نظر را با نام BioMark وارد بازار کند. در حال حاضر این شرکت در حال ساخت افشانه هایی با روش های جدید است تا بتواند از آنها در حمل و نقل دریایی استفاده کند نانوکامپوزيت ها بسيار سبک هستند و به دليل خواص ممانعت کنندگي شان، براي بسته بندي ماءالشعير بسيار مناسب هستند. از نانوکامپوزيت هاي خاک رسي نيز مي توان براي توليد مواد اوليه بطري هاي ماءالشعير استفاده کرد. مهم ترين خصوصيت اين مواد، بازدارندگي آنان از خروج گاز CO2 در اين نوشيدني هاست. استفاده از فن آوري نانو خروج دي اکسيد کربن را دراين نوشيدني ها به حداقل مي رساند. قابل توجه است که توليدکنندگان ماءالشعير و نوشيدني هاي تخميري سال هاست به دنبال ممانعت کننده اي مي گردند که اين گاز را در داخل بطري ها براي مدت زمان طولاني نگهداري نمايد. از ديگر هداياي نانو، براي صنعت بسته بندي مي توان به انواع حس گرهاي توليدي اين صنعت اشاره نمود. يکي از معروف ترين و کارآمدترين اين حس گرها، حس گرهاي RFID هستند که کمک بسيار زيادي به جلوگيري از فاسد شدن مواد غذايي بر روي قفسه فروشگاه ها و داخل يخچال منازل مي کند. فيلم هاي متالايز از ديگر دست آوردهاي نانو است. اين فيلم ها با اين که از چند لايه مختلف و در نهايت از يک لايه فلز تشکيل شده اند، تنها 40 تا 50 نانومتر ضخامت دارند و به راحتي مي توان از آنها به عنوان جايگزين فيلم ها و ورقه هاي فويل آلومينيوم استفاده کرد. اين فيلم هاي متالايز از خواص ممانعت کنندگي بسيار مطلوبي برخوردارند و مي توان آنها را در بسته بندي موادي که به اکسيژن حساس هستند، به کار برد. يکي از دست آوردهاي نانو که پيش تر اشاره کوتاهي به آن داشتيم، Nanoclayها هستند. اين نوع خاک رس به راحتي در بخش هاي مختلف توليد فيلم قابل استفاده است و از آن مي توان به عنوان يک بازدارنده بسيار مطلوب در صنايع نوشيدني سودبرد. راندمان بالاي Nanoclayها شايد بارزترين ويژگي آن باشد. اگر تنها 10 درصد از مواد تشکيل دهنده يک فيلم از Nanoclayها باشد تا 75 درصد خاصيت بازدارندگي در آن محصول ايجاد مي نمايد. به علاوه از سختي مناسبي نيز برخوردار است. يکي از شاهکارهاي Nanoclayها ، خاصيت اشتعال ناپذيري آن مي باشد. همان طور که مي دانيم، پلاستيک از اشتعال پذيري بالايي برخوردار است که با استفاده از Nanoclay ها به عنوان يک لايه پوشش دهنده، مي توان اين خاصيت را از پلاستيک گرفت و ايمني آن را تا حد بسيار بالايي افزايش داد. از Nanoclayها مي توان حتي در توليد درب پوش ها نيز استفاده نمود چرا که اين مواد از EVOH ساخته شده اند و براي انواع مايعات نوشيدني و غير نوشيدني مناسب مي باشد. کاربرد نانو در بسته بندي هاي اکتيو (فعال) نيز کاملا مشهود است چرا که در اين بسته بندي ها، مهم ترين نگراني در مورد جذب و مصرف اکسيژن است. به علاوه خاصيت ضدميکروبي نيز براي اين نوع بسته بندي بسيار مهم است که محصولات نانو به خوبي به اين نياز پاسخ مي دهند. حتما به ياد داريد که پيش تر در همين مقاله، به انواع حس گرهاي نانو اشاره کرديم و مهم ترين آنها يعني RFID را مثال زديم. حال مي خواهيم به چند نمونه ديگر از اين حس گرها بپردازيم. همان طور که مي دانيم، مهم ترين نگراني موجود در صنعت بسته بندي، نگراني هاي زيست محيطي است. توليدکنندگان اصلي Nanoclay در ايالات متحده: شرکت Nanocor که محصولات خود را با نام Nanomer عرضه مي کند، از رزين هاي نايلون و پلي اولفين (مستربچ هاي NanoMax) براي توليد آن استفاده مي نمايد. شرکت توليدي Southern Clay دومين شرکت بزرگ محصولات نانويي با نام تجاري Colisite مي باشد. هر دوي اين شرکت ها قادر به توليد محصولاتي تا قطر 1000 نانومتر هستند. شرکت Glaskin از پوشش هاي اکسيد سيليس با ظرفيت هاي مختلف با ضخامت 40 تا 60 نانومتر به عنوان ممانعت کننده هاي نانويي در بطري هاي PET نوشيدني استفاده مي کند. شرکت Sidel از لايه هاي ممانعت کننده داخلي براي بطري هاي PET توليدي خود استفاده مي نمايد. ضخامت اين لايه هاي ممانعت کننده 20 تا 200 نانومتر است و براي اين کار از گاز Acetylene استفاده مي کند. شرکت ژاپني Kirin & Mitsubishi از محافظ هاي پلاسمايي نانو که از گازهاي يونيزه و کربن بدون شکل با ضخامت 20 تا 40 نانومتر توليد مي شود، براي حفاظت محصولات خود، استفاده مي کند. شرکت صنايع شيميايي ميتسوبيشي Nanoclay هايي تحت نام Imprem N توليد مي کند. بطري هاي PET، فيلم ها و ظروف شکل دهي حرارتي شده از ديگر محصولات اين شرکت است. شرکت PolyOne با استفاده از Nanoclayهاي شرکت Nanocor ترکيبات مختلفي براي افزايش خواص فيزيکي محصولات خود توليد مي کند. شرکت Alcoa CSI از لاينرهاي ممانعت کننده EVOH نانويي براي توليد درب بطري، استفاده مي نمايد. شرکت کره اي LC Chem براي بسته بندي هيدروکربن هاي غيرغذايي از Nanoclay استفاده مي کند. شرکت Nanova توليدکننده نانوکالک با ترکيبات 20 نانومتري کربنات کلسيم و نانوتالک با ترکيبات سيليکات منيزيم توليد مي کند. شرکت ژاپني Kuraray فيلم هاي PET با پوشش نانوکامپوزيت هاي پليمري توليد مي کند. اين فيلم ها شامل، لايه ممانعت کننده با ضخامت يک ميکرون با قابليت استريليزه شدن مي باشد، شفافيت و قابيلت چاپ بسيار بالايي داشته و قابل استفاده در ماکروويو است. از ديگر محصولات اين شرکت ژاپني مي توان به نانوفيلم هاي نايلوني پوشش داده شده با نانوکامپوزيت ها اشاره کرد. شرکت Honeywell از بطري هاي 6 لايه Nanoclay براي بسته بندي عسل سود مي برد و آن را با نام Agies به بازار عرضه مي نمايد. بطري هاي PET و فيلم ها نيز از توليدات اين شرکت است. شرکت Tritan system در حيطه هاي نظامي با دولت هاي مختلف و NASA همکاري دارد. اين شرکت با توليد بسته بندي هاي چند لايه با استفاده از Nanoclay هاي Cloisite با لايه EVOH براي افزايش ماندگاري محصول، استفاده مي کند. نتيجه گيري: به طور كلي با توجه به مفهوم نانو و کاربرد آن در صنايع غذايي و در صنعت بسته‌بندي مي‌توان اين نوع بسته‌بندي را با بهبود خواص ممانعت كنندگي نسبت به رطوبت، گازها و مواد فرار و همچنين بهبودخواص مکانيکي جايگزين مناسبي براي بسته‌بندي‌هاي امروزي دانست و با استفاده از آن بسياري از نيازهاي نگهداري ميوه، سبزي و نوشيدني و ديگر غذاها را برطرف خواهد شد. البته تاکنون اين نوع بسته‌بندي بيشتر در نوشيدني‌ها استفاده شده است و عليرغم مزاياي بسيار آن هنوز هيچ کشوري توليد عمده آن را به دليل هزينه بالا و نگراني‌هاي زيست‌محيطي تصويب نکرده است. استفاده از مواد بسته‌بندي نانوکامپوزيت‌هاي حاوي نانوذراتي مانند نقره و اکسيد روي يک رويکرد جديد براي حفظ و گسترش عمر مفيد مواد غذايي مي‌باشد. فناوري نانو فرصت‌هاي جديد براي نوآوري در بسته‌بندي مواد غذايي را معرفي مي‌كند، اما عدم اطمينان ونگراني‌ها از نظر بهداشت نيز در حال ظهور است. 1.Robertson G. L. Food Packaging: Principles and Practice 2006; Second Edition. 2.Marsh K, Bugusu B. Food packaging roles, materials, and environmental issues. J. Food Sci. 2007; 72: 39-55. 3.Samadi S.Z. Khosravi-Darani K. Nano application in Food packaging. Nanoworld 2011; 6: 40-44. 4.Zhao R. X, Torley P, Halley P. J. Emerging biodegradable materials: starch- and protein-based bionanocomposites. J. Mater. Sci. 2008; 43: 3058-3071. 5.Duncan T.V. Applications of nanotechnology in food packaging and food safety: Barrier materials, antimicrobials and sensors. J. Coll. Interf. Sci. 2011; 363: 1–24. 1. Khosravi-Darani K.,Farhadi Gh., Mohammadifar M., Hadian Z., Seyed Ahmadian F., Komeili R., Comparison of bench scale production of xanthan by Xanthomonas campestris in solid state and submerged fermentation. Iran. J. Nutr. Sci. Food Technol. 2009; 1: 49-56. 7. Farhadi GH , Khosravi-Darani K, Nasernejad B. Enhancement of Xanthan Production on Date Extract Using Response Surface Methodology. Asian J. Chem. 2012; 24

  
یک شنبه 7 دی 1393
 امیرمهدی نباتی

صنعت بسته بندي نقش اساسي در حفظ سلامت و ماندگاري مواد غذايي دارد. توليد بسته بندي هاي نانوكامپوزيت پل اتيلني در كنار راه حل هاي موجود، يكي از جالب توجه ترين تكنولوژي هاي نوين براي افزايش زمان ماندگاري غذاهاي بسته بندي شده مي باشد. 1-پلي اتيلن يكي از پلاستيك هاي رايج است كه با توجه قيمت، روش توليد و دارا بودن خصوصياتي مانند دانستيه پايين، پايداري حرارتي بالا و مقاومت در برابر خوردگي به ميزان وسيعي استفاده مي شود. يكي از دلايل گسترش نانوكامپوزيت هاي پلي اتيلني خواص بي نظير مكانيكي، شيميايي و فيزيكي آن است. يكي از نانوكامپوزيت هاي پلي اتيلني كه در صنعت بسته بندي راه يافته نانو ذرات رس (nano clay)  است. همچنين از نانو ذرات نقره (nano silver) و برخي ديگر از ذرات نانو مانند اكسيد روي و مس به عنوان تركيبات فعال در بسته هاي مواد غذايي استفاده مي شود. اين تركيبات باعث جلوگيري از رشد ميكروارگانيسم ها در ماده غذايي مي گردند و منجر به افزايش زمان ماندگاري ماده غذايي مي گردد. كامپوزيت هاي پلي اتيلني داراي مقدار كمتر از 10 درصد وزني از اين ذرات نانومتري مي باشند. اين نانو كامپوزيت ها عموما داراي استحكام بالا، وزن كم، پايداري حرارتي بالا، رسانايي الكتريكي بالا و مقاومت شيميايي بالايي هستند.

در حال حاضر بيش از 400 شركت در سراسر دنيا در امر تحقيق و توسعه وتوليد نانو غذاها فعاليت مي كنند كه در صدر آنها ايالات متحده امريكا قرار دارند. حداكثر ميزان توليد و استفاده از نانو ذرات متعلق به كشورهاي آمريكا 49% و عضو اتحاديه اروپا 30% است. چشم اندازهاي مالي فن آوري نانو، چشم انداز صنايع بسته بندي را پر رونق نشان مي دهد. سهم بازار اين صنعت در حال حاضر حدود 1/1 ميليارد دلار است وپيش بيني مي شود تا سال 2010 به 7/3 ميليارد دلار برسد و در دهه آينده به 30 ميليارد دلار در سال خواهد رسيد.

تحقيقات مختلف نشان داده كه نفوذپذيري نسبت به گازها، رطوبت و بخارات آلي با افزودن مقدار بسيار اندك نانو ذرات خاك رس لايه دار به ماتريس هاي ترموپلاستيكي گوناگون بهبود مي يابد. تقويت پليمرها با استفاده از مواد آلي و يا معدني بسيار مرسوم مي باشد، بر خلاف تقويت كننده هاي مرسوم كه در مقياس ميكرون مي باشند، در كامپوزيت هاي نانو ساختاري فاز تقويت كننده در مقياس نانومتر مي باشد. همچنين در نتايج تحقيقي ديگر كاهش 10 برابري در ضريب نفوذپذيري به بخار آب توسط پلي آميد حاوي 2 درصد وزني نانو ذرات ميكا (mica) در مقايسه با پليمر پر نشده به دست آمده است. اين تغييرات با وجود ضرورت نياز به بالا بردن كيفيت، حفظ تازگي و افزايش زمان ماندگاري محصولات، قوام با استفاده آسان و بسته بندي مقاوم با مواد سبك تر، ارزان تر و با قابليت بازيافت خلاصه مي شود.
نانو ذرات پر كننده كه جهت بهبود خواص ماده بسته بندي و نيز افزايش زمان ماندگاري محصول با ايجاد خاصيت ضد ميكروبي در ماده بسته بندي مورد استفاده قرار مي گيرند، در اندازه 1 تا 100 نانومتر هستند.

امروزه آلودگي مواد غذايي با تركيبات مهاجر توجه زيادي را معطوف به سلامت مصرف كنندگان و خواص ارگانولپتيك مواد غذايي نموده است. زماني كه تماس مستقيم بين ماده بسته بندي و محصول غذايي به وجود مي آيد امكان مهاجرت مواد به داخل محصول وجود دارد. بي اثر بودن مواد متشكله يك بسته بندي پلاستيكي به وسيله تركيبات جذب شده توسط بسته بندي و مهاجرت يافته به مواد غذايي از بسته بندي اندازه گيري مي شود. بررسي ها نشان داده است كه وسعت مهاجرت با عوامل متعددي در مواد غذايي يا مدل هاي مشابه بستگي دارد.
تحقيقات زيادي در ارتباط با اين كه پر كننده هاي نانو (
nano fillers) پس از تماس با غذاي سبب ايجاد خطرات سمي مي شوند وجود ندارد. با در نظر گرفتن ارتباط خواص نفوذناپذيري و ضد باكتريايي نانوكامپوزيت هاي پلي اتيلني با زمان ماندگاري مواد غذايي و احتمال مهاجرت ذرات نانو به كار رفته در بسته بندي ماده غذايي به داخل غذا از نقطه نظر تاثير نامطلوب آن بر محصول و نيز ايجاد خطرات سمي در مقادير مصرف بيش از  حد مجاز، اين تحقيق براي اولين بار در كشور به منظور بررسي كاربرد نانود كامپوزيت هاي پلي اتيلني حاوي درصدهاي مختلف رس و نقره به تنهايي يا توام با يكديگر در افزايش زمان ماندگاري نان و ارزيابي مهاجرت نانو ذرات انجام مي گيرد تا با نتايج حاصل بتوان گامي در عرصه گسترش صنعت بسته بندي مواد غذايي برداشته شود.

تحقيقات متعدد نشان مي دهد كه استفاده از نانوذرات در مواد كامپوزيتي مي تواند استحكام آنها را افزايش و يا وزن آنها را كاهش دهد، مقاومت شيميايي و حرارتي آنها را زياد كند، خصوصيات جديدي نظير هدايت الكتريكي را به آنها بيفزايد و فعل و انفعال آنها با نور يا ديگر تشعشعات را تغيير دهد. يك يكي از خواص كامپوزيت هاي نانوذره اي سراميكي در صنعت بسته بندي، كاهش نفوذپذيري گازها است. اين خاصيت ناشي از شكل دانه اي نانوذرات است كه مولكول ها را وادار به جابجايي در طول و پيچ و خم هاي ماده مي نمايند. پركننده هاي سيليكات دانه اي نيز مي توانند خاصيت يك پليمر را از سخت شدن صرفا در يك جهت به دو جهت تغيير دهند. هنگامي كه نانون ذرات سيليكاتي (خاك رس) به عنوان پر كننده در پلاستيك ها مورد استفاده قرار مي گيرند، با پراكنده سازي تنش ها استحكام فوق العاده اي را به وجود مي آورند، آب رفتگي، تاب برداشتگي ( در كامپوزيت هايي كه ضريب كمتري دارند) و نفوذپذيري گازها كاهش مي يابد، مقاومت در برابر آتش و مواد شيميايي افزايش يافته، بازيافت اين مواد آسان تر مي شود. پر كننده هاي خاك رس با مقدار پركننده كمتري نسبت به پركننده هاي معمولي، استحكام را افزايش مي دهد. مثلا با افزايش 5 درصد از پركننده هاي نانورس به كامپوزيت ها همان نتيجه اي حاصل مي شود، كه با افزايش 20 درصد از پركننده هايي همچون الياف شيشه اي به دست مي آيد. همچنين ميزان پركننده را مي توان بدون تغيير در خاصيت چكش خواري محصول به 10 درصد افزايش داد، كه اين امر با پركننده هاي متعارف ممكن نيست.

در حال حاضر مونت موري لونيت يا رس معدني در تقويت پليمرها از آن استفاده مي شود، زيرا علاوه بر بودن، ارزان مي باشد. و توام با پلي اتيلن هاي داراي دانسيته كم و زياد (PE,LDPE,HDPE) ، نايلون، پلي وينيليدن كلرايد (PVdc) و بيوپليمرها استفاده مي شود. خاك رس مي تواند به عنوان يك پوشش به بسته بندي هاي قابل انعطاف يا كاغذي و يا حلال هاي ؟؟؟  اضافه شود. خاك رس به دليل تبادل يوني سديم در ميان لايه ها با يك آميون ماتريس پلي اتيلني داراي خاصيت هيدروفونيك است. مزاياي ادغام نانو ذرات مهندسي شده با پلاستيك ها نسبت به انواع تجارتي موجود، بهبود خواص مكانيكي (نسبت كشش به وزن، مقاومت هندسي) ، احتباس رطوبت و كاهش نفوذپذيري به گازها و آب، افزايش شفافيت و بهتر شدن مقاومت حرارتي آنها مي باشد. در فرم متداول پليمر نانوكامپوزيت سيليكاتي لايه دار، يك لايه از فاز داخلي پليمر در مجاورت سطح معدني قرار دارد. رفتار نانو كامپوزيت ها به اندازه صفحات رس بستگي دارد. صفحات نازك تر و كوچك تر، مساحت سطح قابل دسترسي بزرگ تري را در واكش فيمابين باماتريس پلي اتيلني قرار مي دهد.

قابليت بازيافت
كاربرد توام نانو كامپوزيت ها با پليمرهاي قابل بازيافت، ميزان ضايعات محيطي را كاهش مي هد. افزودن نانورس علاوه بر افزايش در مقدار الاستيسته و مقاومت پلي پروپيلن، خصوصيات ممانعتي و مقاومت به آتش گرفتن را افزايش مي دهد. از طرفي با توجه به بهبود خصوصيات پليمر خصوصيات ممانعتي بيشتر آن نسبت به پليمرهاي مرسوم، مي توان پليمرهاي حاوي نانو كامپوزيت با ضخامت كمتر البته با خصوصيات مشابه پليمر معمول ساخت، اين امر باعث مي گردد كه مواد اوليه كمتري مصرف گردد كه هم از نظر اقتصادي و هم از نظر زيست محيطي مفيد است. در صورت ديسپرسيون مناسب، نانورس، با توجه به كاهش در مقدارمصرف مواد اوليه پليمر، حتي مي توان فيلمي توليد كرد كه قيمت تمام شده آن در مقياس صنعتي كمتر از فيلم هاي مرسوم باشد.

در سال هاي اخير از سيليكات ها به عنوان يك نانو كامپوزيت در تركيب فيلم ها براي بهبود خصوصيات مكانيكي، حرارتي و فيزيكوشيميايي استفاده مي شود. نانو كامپوزيت ها باعث افزايش مقاومت حرارتي و مقاومت به آتش گرفتن پليمرها و بهبود خصوصيات ممانعتي پليمرها مي شوند. همچنين به خاطر مجاورت بيشتر اكسيژن با تركيبات فيلم و به تله افتاده اكسيژن در ماتريكس پليمر، سرعت زيست تخريب پذيري پليمرهاي حاوي نانوكامپوزيت بيشتر از پليمرهاي مرسوم است.

امروزه از نانو ذرات نفره و برخي ديگر از ذرات نانو مانند اكسيد روي و مس به عنوان تركيبات فعال در بسته هاي مواد غذايي استفاده مي شود. استفاده از اين تركيبات، باعث جلوگيري از رشد ميكروارگانيسم ها در ماده غذايي مي گردد. همين امر باعث افزايش زمان ماندگاري ماده غذايي مي گردد.
تحقيقات نشان مي دهد كه يون هاي نقره يك ظرفيتي درتماس با سلول هاي باكتريايي، جايگزين كاتيون هيدورژن گروه هاي تيول و سولفيدريل در غشاء سلول مي شوند و باعث غير فعال شدن پروتئين هاي غشاء سلولي و كاهش در نفوذپذيري آن مي شوند و در نهايت منجر به مرگ سلولي مي شوند. اكثر محققين اعتقاد دارند كه يون هاي نقره بر روي سلول هاي حيواني اثر ندارد و علت اين امر را عدم وجود گروه هاي تيول در غشاء سلولي مي دانند. با اين وجود تحقيقات نشان داده است كه نقره سميت زيادي بر روي سلول هاي جنسي دارد.

اولين مطالعات گسترده در زمينه مهاجرت از مواد بسته بندي غذا در دهه 1970 شروع شد. تحقيقات figge ، Lawson و همكاران 1995 Goulas و همكاران، Ramesh 2001 و Widen 2004 در ارتباط با مهاجرت آلوده سازها به داخل مدل هاي مشابه هاي غذايي مي باشد، كه در مجموع ضرورت بررسي در اين زمينه را اعلام نموده اند.
Avella و همكاران 2004 فيلم هاي با تركيب نانو نشاسته/خاك رس را براي كاربردهاي بسته بندي مواد غذايي مورد بررسي قرار دادند. آنها علاوه بر بررسي خواص مكانيكي فيلم حاصله تست هاي مهاجرت را نيز جهت اطمينان از ايمني محصول بسته بندي شده انجام دادند. آزمايش بر روي خود سبزيجات (كاهو و  اسفناج) و تركيب مشابه غذايي انجام شد. نتايج اين بررسي رضايت بخش بود.

Cabedo و همكاران 2006 تركيبات نانو بر پايه پلي لاكتيك اسيد با انواع گوناگون خاك رس آلي (organoclay) را بررسي نموده و خواص مكانيكي حرارتي، مورفولوژي و نفوذپذيري گاز را در آنها مطالعه كردند. اين تحقيق تاكيدي بر ترغيب كاربرد توام نانو ذرات با مواد زيست تخريب پذير بوده است.
Siegrist و همكاران 2007 مقبوليت غذاها و بسته بندي هاي مواد غذايي را كه در آنها از فن آوري نانو استفاده شده در ارتباط با مصرف كننده مورد بررسي قرار دادند. نتايج نشان داد كه بسته بندي هاي مواد غذايي داراي فن آوري نانو بيشتر از خود محصولات غذايي كه از اين فن آوري بهره برده اند مورد توجه هستند

 

  
جمعه 28 آذر 1393
 امیررضا محمودآبادی

فناوری نانو و بسته بندی مواد غذایی:

نانو تکنولوژی یک تکنولوژی قدرتمند در بکارگیری طبیعت در سطح اتم و مولکول بوده و بر روی خصوصیات ، سنتز و دستکاری ساختار زیستی و غیر زیستی کمتر از 100 نانومتر متمرکز شده است. درصنعت غذا، بسته بندی یکی از عوامل موثر در حفظ کیفیت و ایمنی غذا می باشد. استفاده از نانو کامپوزیتها در ساختار پلیمر های بسته بندی غذایی موجب بهبود خواص نگهدارندگی پلیمرها می شود. کارایی بالای نانو ذرات و نانو لوله ها زمینه بکارگیری پلیمرهای زیست تجزیه پذیر را در صنعت بسته بندی مواد غذایی فراهم نموده است. در این مقاله سعی شده است به نقش فناوری نانو در صنعت غذا وبسته بندی به خصوص بسته بندی های زیست تجزیه پذیر و خصوصیات فیزیکی آنها اشاره شود.

برگزاری همایش هایی با موضوع فناوری نانو، راه اندازی کنسرسیوم هایی برای مواد غذایی بهتر و سالم تر، همچنین بالا بردن آگاهی مردم از طریق رسانه ها، مؤید تأثیرگذاری فناوری نانو بر صنایع غذایی است. انواع کاربردهای نانو در این زمینه شامل بسته بندی های هوشمند، مواد نگهدارنده و مواد خوراکی تعاملی (interactive) است، که به مصرف کنندگان اجازه می دهد موادغذایی را با توجه به ذائقه و نیازغذایی مورد نظرشان تغییر دهند.

بیشتر غول های تولید کننده موادغذایی مانند Nestle،Kraft،Heinz و Unilever برنامه های تحقیقاتی مشخصی در این زمینه دارند تا بتوانند سهم بازار خود را در دهه های آینده حفظ کنند. این بدان معنا نیست که مواد غذایی به طور اتمی تغییر پیدا کنند و یا با نانوماشین ها تولید شوند، زیرا آرزوی تولید غذاهای مولکولی با کمک نانو ماشین ها فعلاً عملی نیست.

با علم به قابلیت های فناوری نانو امید است، بتوان سیستم های فعلی فراوری مواد غذایی را تغییر داده، محصولاتی مطابق با فرهنگ تغذیه سالم به بازار عرضه کرد. محققان همچنین امیدوارند بتوانند با استفاده از مواد افزودنی، کیفیت مواد غذایی و هضم و جذب غذا را در بدن افزایش دهند. اگر چه بعضی از این اهداف دور از انتظار به نظر می رسد، اما امروزه صنایع بسته بندی از فناوری نانو در محصولات خود کمک می گیرند.

بسته بندی و سلامت مواد غذایی:
پیشرفت در بسته بندی هوشمند برای افزایش عمر مفید محصولات غذایی، هدف بسیاری از شرکت هاست. این سیستم های بسته بندی قادر خواهند بود پارگی ها و سوراخ های کوچک را با توجه به شرایط محیطی (مانند تغییرات دما و رطوبت) ترمیم و مصرف کننده را از فساد ماده غذایی آگاه سازند. فناوری نانو می تواند در مواردی مانند افزایش مقاومت به نفوذ در پوشش ها، افزایش ویژگی های دیواره (مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و میکروبی)، افزایش مقاومت در برابر گرما، گسترش ضد میکروب های فعال و سطوح ضد قارچ کارساز باشد. چشم اندازهای مالی فناوری نانو، صنایع بسته بندی را پررونق نشان می دهد. سهم بازار این صنعت در حال حاضر حدود 1.1 میلیارد دلار است و پیش بینی می شود تا سال 2010 به 7.3 میلیارد دلار برسد. با این وجود، صنعت بسته بندی هوشمند از آنچه پیش بینی شده بود جلوتر رفته و نشانه های تکامل آن به خوبی پیداست.

تحقیقات سازمان مالی Frost and Sullivan نشان داد که علاقه مشتریان به مواد غذایی سالم و تازه در بسته بندی های مناسب، موجب پیشرفت این صنعت شده است. سازمان های زیادی وجود دارند که در زمینه سیستم های بسته بندی هوشمند فعالیت می کنند، ازجمله شرکت تولیدکننده مواد غذایی Kraft که با همکاری دانشگاه راتگرز در حال فعالیت روی پروژه زبان الکترونیکی (electronic tongue) است تا آن را به بسته بندی ها اضافه کند. این نوع بسته بندی شامل رشته ای از نانو حسگرهاست که نسبت به گازهایی که از مواد غذایی آزاد و موجب فساد آنها می شوند، به شدت حساس بوده و تغییر رنگ می دهند که این تغییر رنگ، علامت واضحی از سلامت یا فساد ماده غذایی است.

شرکت Bayer Polymer کیسه ای پلاستیکی با نام Durethan KU2-2601 تولید کرده است که از محصولات موجود در بازار سبک تر و محکم تر است، همچنین مقاومت بیشتری در برابر گرما از خود نشان می دهد. هدف اولیه از تولید پلاستیک های بسته بندی مواد غذایی، جلوگیری از خشک شدن محتویات آنها و محافظت در مقابل رطوبت و اکسیژن است. پوشش جدید غنی از نانوذرات سیلیکات است. این نانوذرات تا حد زیادی از نفوذ اکسیژن، گازهای دیگر و رطوبت جلوگیری می کنند و فساد مواد غذایی را به تعویق می اندازند. سازمان های دیگر به کمک فناوری نانو در حال یافتن راهی برای تشخیص فساد مواد غذایی هستند. به عنوان مثال شرکت AgroMicron، افشانه تشخیص دهنده نانوبیولومینسانس را ساخته که شامل پروتئین لومینسانت است. در این طرح، افشانه سطح میکروب هایی مانند Salmonella و E.coli را پوشانده، و از خود نوری ساطع می کند و به این روش فساد مواد غذایی تشخیص داده می شود. این شرکت امیدوار است بتواند محصول مورد نظر را با نام BioMark وارد بازار کند. در حال حاضر این شرکت در حال ساخت افشانه هایی با روش های جدید است تا بتواند از آنها در حمل و نقل دریایی استفاده کند.

در راهبرد مشابه، برای اطمینان از سلامت مواد غذایی، محققان اتحادیه اروپا در پروژه Good Food از نانوحسگرهای قابل حمل برای یافتن مواد شیمیایی مضر، پاتوژن ها و سم ها در مواد غذایی استفاده می کنند. با این کار، دیگر نیازی به فرستادن نمونه های مواد غذایی به آزمایشگاه برای تشخیص سلامت و کیفیت محصولات در کشتزارها و کشتارگاه ها نیست. همچنین این پروژه، در حال توسعه به کارگیری زیست تراشه های DNA برای کشف پاتوژن هاست. این روش می تواند در تشخیص باکتری های مضر و متفاوت موجود در گوشت یا ماهی و یا قارچ های میوه مؤثر باشد. این پروژه در نظر دارد با گسترش میکروحسگرهای رشته ا ی، بتواند آفت کش های میوه و سبزیجات را به همان خوبی که شرایط محیطی کشتزارها را کنترل می کند تشخیص دهد. این نوآوری به نام حسگرهای Good Food نامیده می شود.

پروژه سرمایه گذاری شده اتحادیه اروپا به نام BioFinger که هدف آن، ساخت ابزارهای ارزان با توان تشخیص آسان در سلامت محیط زیست است، فعالیت دیگری در زمینه آنالیز مواد غذایی دارد. در ابزارهایی که از حامل (cantilever) استفاده می کنند، روش بدین صورت است که تیرک (Tip) با ماده شیمیایی پوشانده شده و در برخورد با مولکول های خاصی، سیگنال ایجاد می کنند. BioFinger با استفاده از این حامل ها که به یک میکروتراشه متصل است کوچک تر و قابل حمل می شود.

ارتش آمریکا در حال ساخت حسگرهای فوق العاده ای است که از آنها در مقابل حمله کننده ها به مواد غذایی استفاده می شود. در سیستم های کنونی چندین روز طول می کشد تا وجود پاتوژن ها در مواد غذایی تشخیص داده شود. تشخیص سریع پاتوژن ها به وسیله این حسگرها به زودی باعث فراگیر شدن این فناوری در صنعت مواد غذایی خواهد شد. محققان دانشگاه بُن در حال ساخت پوشش های دفع کننده آلودگی برای بسته بندی ها با استفاده از اثر لوتوس (نیلوفر آبی) (قطره آب از سطح برگ های نیلوفر آبی می لغزد و در نتیجه هرم های موم مانند نانومقیاس، سطح برگ را می پوشاند) هستند. کشتارگاه ها و محل های فرآوری گوشت نیز می توانند از این فناوری استفاده کنند. گروه تحقیقاتی دانشگاه انگلیسی لیدز دریافتند که نانوذرات اکسید منیزیم و اکسید روی باعث از بین بردن میکروارگانیزم ها می شوند. استفاده از این مواد بسیار ارزان تر از نانوذرات نقره است و می توانند کاربرد زیادی در بسته بندی مواد غذایی داشته باشند.

فناوری شناخت فرکانس های رادیویی (RFID) در بیش از 50 سال پیش توسعه یافت، ولی امروزه این فناوری راه خود را برای کنترل مواد غذایی در مغازه ها پیدا کرده است. در این فناوری با استفاده از میکروپردازشگر ها می توان داده ها را به گیرنده های بی سیم ارسال کرد. امروزه می توان از این روش برای کنترل اقلام غذایی از انبار تا دست مصرف کننده بهره گرفت. برخلاف بارکدها که نیاز به اسکن دستی و خواندن یک به یک دارند، برچسب های RFID نیازی به خوانده شدن خطی نداشته و امکان خواندن تعداد زیادی از آنها در یک ثانیه وجود دارد. فروشگاه های زنجیره ای مانند Wal Mart،Home Depot گروه Metro و Tsco در حال آزمایش این فناوری هستند. ضعف اصلی این روش، افزایش هزینه تولید است که نتیجه ساخت سیلیکونی آن می باشد. با ترکیب فناوری نانو و الکترونیک (نانوترونیک) این برچسب ها ارزان تر و کاراتر شده، همچنین پیاده سازی آنها آسان تر می شود.

گروهی از دانشمندان شمال اروپا، کنسرسیوم نانوغذایی را با هدف توسعه کاربردهای فناوری نانو دراین صنعت و با تأکید بر مواد غذایی سالم و مطمئن تشکیل داده اند. این مجمع، متشکل از شرکت های Arla Foods، Danisco A/S، Ar hus United A/S، Danish Crown amba و مرکز میان رشته ای نانوعلوم است.

با تأکید بر فراهم آوردن مواد غذایی سالم برای مشتریان، اولویت های این کنسرسیوم عبارت از توسعه حسگرهایی که قادر به تشخیص سریع سم در ترکیبات و یا باکتری های مضر در نمونه های غذایی باشند، گسترش سطوح ضد باکتری برای ماشین هایی که در تولید مواد غذایی به کار می روند، گسترش ساخت پوشش های محکم تر و ارزان تر، تولید مواد غذایی با ترکیبات خوراکی سالم تر می باشد. تحقیقات مرکز دانمارک در بخش پژوهش های پیشرفته غذایی (LMC) که از همبستگی مؤسسات دانمارکی فعال در زمینه علوم غذایی تشکیل شده اند، برنامه های خود را در چارچوب هفتمین برنامه خود به صورت زیر اعلام می دارد: 
- درک پایه ای از مواد غذایی و تغذیه حیوانات برای نوآوری هوشمند؛ 
- سیستم های زیست شناسی در تحقیقات غذایی؛ 
- بازنگری زیستی در بخش محصولات غذایی؛
- پیشرفت های فناوری؛
- علم مواد خوراکی؛
- نوآوری هایی بر اساس نیاز مشتری و ارتباطات غذایی.

آنها معتقدند تمرکز روی این برنامه ها می تواند موجب دستیابی کامل و چند جانبه در تحقیقات و توسعه مواد غذایی در اروپا شود. همچنین امیدوارند از نانوموادی با ویژگی های کاربردی به منظور استفاده در نانوحسگرها و فناوری نانوسیالات در صنایع غذایی استفاده کنند. پیشرفت در مواد بسته بندی هوشمند، امکان کنترل شرایط محصولات در طول حمل و نقل و استفاده از روش های بسته بندی مبتنی بر زیست شناسی را برای ما مهیا می سازد.

  
دوشنبه 28 مهر 1393
 محمد مالکی آیسک

    نانو تكنولوژي، فناوري جديدي است كه همه دنيا را فرا گرفته است و به بياني دقيق تر مي توان گفت كه نانوتكنولوژي بخشي از آينده نيست بلكه همه آينده است .

        نانوتكنولوژي توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستم هاي جديد و در دست گرفتن كنترل اين سيستم ها در سطح مولكولي و اتمي و استفاده از خواص مواد توليدي در مقياس نانو است.

    نانوتكنولوژي مي تواند براي توسعه مواد در اندازه هاي كوچك، بهسازي، كنترل و انتقال محموله، شناسايي آلودگي و ابداع نانو ابزارهايي براي زيست شناسي سلولي و مولكولي مورد استفاده واقع شود. اين تكنولوژي شامل ابداع، استفاده از مواد آلي و غيرآلي در مقياس نانو است.

        نانو تكنولوژي نويد بخش روش هايي براي طراحي نانو مواد است و مواد ساخته شده با استفاده از فناوري نانو سازگار با ويژگي هاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيي هستند و توسط ساختارهاي مولكولي و ديناميكي مشخص و از پيش تعيين شده اي كنترل مي شوند، دراين تكنيك ها قبل از تشكيل فرآورده ژن ها دچار تغيير مي شوند.

    يكي از مهم ترين بخش هاي صنعت تمام كشورها كه با امنيت غذايي در ارتباط است صنايع غذايي مي باشد . با كمبود منابع غذايي و افزايش جمعيت ونيزشيوع گسترده بيماري هاي غذايي، توسعه اين بخش از صنعت ضروري به نظر مي رسد. استفاده از فناوري هاي نوين در اين بخش رويكردي جديد است كه مي تواند مورد توجه قرار گيرد.

    همگرايي فناوري نانو و علم غذا منجر به بروز قابليت هاي فراواني مي شود.دستكاري در پليمرهاي غذايي و مجموعه هاي پليمري باعث بهبود كيفيت غذا و سلامتي بيشتر مصرف كنندگان مي شود. نانوتكنولوژي مي تواند موادي با ويژگي هاي خود جمع كن،  خود التيام بخش و خودنگهدارنده توليد كند ، اين ويژگي ها همگي در صنايع غذا کاربرد هاي فراوان دارند.

    گذشته از محصولات ارائه شده با توجه به پتانسيل فوق العادهء كاربرد فناوري نانو در صنايع غذايي انتظار مي رود طي دو دهه آينده انقلاب بزرگي در زمينه صنايع غذايي و كشاورزي پديد آيد به گونه اي كه اثرات آن بسيار فراتر از كشاورزي مكانيزه و انقلاب سبز Revolution)  (Green  خواهد بود. شركتهاي بزرگ صنا يع غذايي و دولت ها درصدند حوزه كاربردي فناوري نانو در صنايع غذايي را به كمك دانشمندان صنايع غذايي مشخص كنند و از آن در جهت رفع نيازها استفاده نمايند .

    غذاهاي نانو:

       غذاهاي نانو (Nano Food) يكي از مهمترين كاربردهاي نانوتكنولوژي در صنايع غذايي است كه براساس پيشرفت هايي كه در سال هاي اخير در اين رشته حاصل شده است به وجود آمده. در اين غذاها با استفاده از توانمندي نانوربات ها در توليد غذا براي انسان از طريق اكسيژن ، كربن و هيدروژن موجود در آب يا هوا بهره گرفته مي شود و ديگر براي توليد غذا نيازي به مزارع كشاورزي و دامپروري نخواهد بود. اين نانو غذاها با گردش خون در بدن به حركت درآمده و عروق خوني را از بقاياي چربي ها پاك مي كند و اين خود يكي از دلايل كاهش التهاب شرائين در بدن شده و احتمال بروز سكته هاي قلبي را بشدت كاهش مي دهد.

        همچنين نانو غذاها اين توانمند ي را دارند كه با توجه به شخصيت مصرف كننده غذا، رنگ، طعم و مواد مغذي غذا را تغيير دهند.

        با استفاده از فناوري نانو انسان قادر خواهد بود كه رشد گياهان را بدون محدوديت خاك، مزرعه و آب انجام دهد و دنياي بدون قحطي و كمبود مواد غذايي را براي همه فراهم كند.

        نانو تكنولوژي بيش از ۱۳۵ نوع كاربرد در صنايع غذايي دارد. معمولاً نانوتكنولوژي به عنوان روشي مدرن براي دستكاري در مواد غذايي مورد توجه واقع مي شود، اين دستكاري در مواد غذايي علاوه بر مزاياي ياد شده فوق، داراي مضراتي نيز هست. به عنوان مثال بر اساس فرضيه Gorg Goo اين احتمال وجود دارد كه اين نانوفناوري ها زماني خارج از كنترل انسان درآيد.

    فناوري‌نانو کي و چگونه صنعت مواد غذايي را تحت تأثير قرار خواهد داد؟

    شرکت ساينتيفيکا (Cientifica) به عنوان يک شرکت پيشرو جهاني در زمينه گرد‌آوري اطلاعات فناوري‌نانو، مطالعه‌اي بسيار جامع و جهاني را در مورد تأثير فناوري‌نانو بر صنعت مواد غذايي و بازار آن انجام داده است. در گزارش صد صفحه اي اين مطالعه، جزئيات کاملي از تأثيرات فناوري‌نانو در اين صنعت و بازار و بخش‌هاي کليدي صنعت مواد غذايي از سال 2006 تا 2012 آمده است.

    در اين گزارش پاسخ سئوالات کليدي زير داده شده است:

      کدام جنبه‌هاي صنعت بسته‌بندي تحت تأثير فناوري‌نانو قرار خواهد گرفت؟ چرا؟

      نانومواد تاکنون چگونه به عنوان افزودني مورد استفاده قرار مي‌گرفته است؟

      کداميک از اين جنبه‌هاي کاربردي، يک فرآيند شيميايي ساده و کداميک نوآوري واقعي محسوب مي شود؟

      فناوري‌نانو در چه جنبه‌هايي به طور همزمان باعث بهبود عملکرد و کاهش هزينه‌ها خواهد شد؟

      چه کسي تاکنون از فناوري‌هاي نانو در صنعت مواد غذايي استفاده کرده است، و اين استفاده در چه بازارهايي بوده است؟

    مروري بر کاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت مواد غذايي

    فناوري‌هاي نانو چه چيزهايي براي صنعت مواد غذايي به همراه دارد؟

    زنجيره با ارزش و نکات ارزشمندي که فناوري‌نانو در صنعت مواد غذايي داراست

    کاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت موادغذايي توسط کشورها و کنسرسيوم‌هاي مختلف

    همکاري‌ بين صنايع غذايي، دارويي، لوازم آرايشي بهداشتي و ديگر صنايع مرتبط با مواد غذايي

    کاربردهاي تقويتي، آرايشي و آرايشي خوراکي

    چالش‌ها و راهکارهاي ايجاد شده توسط فناوري‌نانو در صنعت مواد غذايي:

    بيماري‌هاي مرتبط با غذا

    افراد سالخورده

    فقدان خطر تغيير شرايط محلي و جهاني در توليد غذا

    نيازمندي‌هاي سبک‌هاي مختلف زندگي

    قابليت توليد مواد غذايي و فرآيندهاي آن

    تحليل و تأثير مصرف کننده، فناوري و عوامل مرتبط با جهاني‌سازي

    كاربردهاي فناوري نانو درغذاوصنايع غذايي:

    كاربردهاي فناوري نانو درغذاوصنايع غذايي را مي توان به6گروه تقسيم كرد:

    فرآيندهاي غذايي

    سلامت وامنيت غذايي

    توليدغذا

    بسته بندي

    نگهداري غذا

    بهبود طعم ورنگ غذا

    کاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت مواد غذايي به وسيله فناوري

 

  
دوشنبه 6 مرداد 1393
 سيد محمد احمدي-دانشجوي تكنولوژي

كاربردهاي نانو و علت استفاده آن در مواد غذايي

فناوري نانو، هنر و علم دستكاري و باز چيني اتم ها براي ساخت مواد، ابزارها و سيستم هاي مفيد در مقياس يك ميلياردم متر است. منظور از مقياس نانو ابعادي در حدود 1 تا 100 نانومتر است.  اين فناوري با كنترل ابعاد و ساختار ماده در دامنه 1 تا 100 نانومتر ويژگي هاي جديد بي نظيري به ماده مي دهد. يكي از راهكارهاي جديد براي افزايش امنيت غذايي استفاده از فناوري نانو مي باشد. مواد توليد شده بر اساس فناوري نانو علاوه بر ايمني بهداشتي بالاتر داراي قيمت كمتر و كيفيت بالاتر هستند. اين فناوري مي تواند در ساختار حسگرهاي زيستي براي تشخيص آلودگي هاي بيماريزا مورد استفاده قرار ي گيرد. بيشترين كاربرد فناوري نانو در صنايع غذايي در زمينه بسته بندي و تشخيص عوامل بيماريزاست.

زمينه هاي كاربردي فناوري نانو در مواد غذايي  را مي توان در 6 دسته تقسيم بندي كرد

1-    نگهداري  2-بهبود طعم و رنگ 3-سلامت غذا     4- بسته بندي   5- توليد غذا    6- فرايندهاي غذايي

نانو از 3 طريق مي تواند در نگهداري مواد غذايي موثر باشد.

1-    ضد عفوني و زدودن ميكروبي سطوح

2-    حفاظت آنتي اكسيدان ها با استفاده از انكپسوله كردن

3-    دستكاري و كنترل فعاليت آنزيم

از كاربردهاي فناوري نانو در مواد غذايي مي توان به موارد ذيل اشاره نمود.

كاربرد فناوري نانو در بسته بندي:

با استفاده از نانومواد مي توان ويژگي هاي نفوذپذيري مواد بسته بندي را تغيير داده و ويژگي هاي مكانيكي، شيميايي و حرارتي و ميكروبي آنها را بهبود داد. اين بسته بندي ها توانايي كاهش رشد قارچ ها را دارند بعنوان مثال نانوذرات اكسيد مس، منيزيم و نقره داراي خاصيت ضد ميكروبي هستند مكانيسم فعاليت ضد ميكروبي نقره بدليل واكنش يون هاي نقره با ريبوزوم ها و جلوگيري نمودن آن از بيان آنزيم هاي مرتبط با توليدATP و همچنين تغيير قابليت نفوذپذيري غشا مي باشد. استفاده از نانو ساختارهاي مختلف باعث توليد بسته بندي پلاستيكي با مقادير مختلف نفوذپذيري نسبت به گازها و آب بسته به نوع ماده غذايي شده است. با استفاده از نانوذرات امكان توليد بطري هاي با نفوذپذيري كمتر نسبت به نور و مقاومت مكانيكي و حرارتي بهتر امكانپذير شده است.

از اهداف ديگر فناوري نانو ارائه بسته بندي هوشمند غذايي است در اين روش از نانوحسگرهايي كه به آزاد شدن مواد ناشي از فساد غذا حساس هستند در بسته بندي هوشمند استفاده مي شود تا به محض خراب شدن ماده غذايي، رنگ بسته بندي تغيير كرده و به مشتري هشدار دهد. به تبع اين سيستم دقيق تر و مطمئن تر از فروش با تاريخ مصرف است.

از ديگر كاربردهاي نانو در صنايع غذايي، استفاده از نانوكمپوزيت  impern در ساخت بطري پلاستيكي نوشيدني است. Impern،  نوعي پلاستيك است كه با نانوذرات خاك رس آميخته شده و پلاستيك هايي به سختي شيشه ولي محكم تر را به وجود مي آورد كه نسبت به شيشه، شكنندگي كمتري دارند. لايه نانوذرات طوري طراحي شده كه از فرار مولكول هاي دي اكسيد كربن از نوشيدني و نفوذ مولكول هاي اكسيژن بدرون آن جلوگيري مي كند در نتيجه باعث حفظ تازگي و افزايش ماندگاري محصول مي شود. همچنين شركت bayer polymer، كيسه اي توليد كرده است كه از محصولات موجود سبك تر و محكم تر است همچنين مقاومت بيشتري در برابر گرما از خود نشان مي دهد. هدف اصلي از توليد اين كيسه ها، جلوگيري از خشك شدن محتويات و محافظت در برابر رطوبت و اكسيژن است. پوشش جديد از نانو ذرات سيليكات است اين نانوذرات  از نفوذ اكسيژن، گازهاي ديگر و رطوبت جلوگيري كرده و فساد را به تعويق مي اندازد.

كاربرد فناوري نانو در تشخيص عوامل بيماري زا:

حدود 30% افراد در كشورهاي صنعتي از بيماري هاي ناشي از مصرف غذاهاي آلوده رنج مي برند. در سال هاي اخير تلاش هاي زيادي براي ساخت حسگرها براي تشخيص ميكروارگانيسم هاي بيماريزا صورت گرفته است. با استفاده از فناوري نانو، امكان توليد حس گرهايي وجود دارد كه قابليت استفاده در چرخه توليد مواد غذايي و همچنين بسته بندي غذايي به منظور تشخيص ميكروارگانيسم هاي مختلف نظير كامپيلوباكتر، اشرشيا كلي، سالمونلا و ليستريا منوسايتوژنز را دارند. اين حس گرها علاوه بر حساسيت بالا، زمان تشخيص را هم كاهش مي دهند.

 

كاربرد فناوري نانو در تشخيص آلودگي شيميايي:

در اين مورد مي توان به استفاده نانو ذرات اكسيد كبالت براي تشخيص مقادير جزئي آرسنيك در آب هاي زير زميني اشاره كرد كه نسبت به روش هاي ديگر نظير اسپكتروسكوپي وزني ارزانتر و سريعتر انجام مي شود.

از محصولات كليدي نانو كه قابليت استفاده در صنعت را غذا دارند حسگرهاي بويايي اكترونيكي (بيني مصنوعي) و حسگرهاي چشايي الكترونيكي (زبان الكترونيكي) مي باشد.

بهبود طعم و رنگ مواد غذايي

دي اكسيد سيليكون به عنوان پوشش غير آلي خوراكي براي جلوگيري از رسيدن اكسيژن و رطوبت به محصولات غذايي بكار مي رود اين پوشش از چسبيدن آب نبات هاي سخت به يكديگر، بيات شدن كلوچه و از وار رفتن غلات صبحانه جلوگيري مي كند. همچنين از دي اكسيد تيتانيوم كه رنگ سفيد درخشان دارد به عنوان روكش بيسكوئيت و كيك ها ايجاد مي شود. هچنين انكپسوله كردن با استفاده از فناوي نانو به منظور محافظت تركيبات حساس مواد غذايي نظير ويتامين ها، مواد طعمي و كاهش جذب كلسترول در روغن استفاده شده است.

منابع:

فاطمه قره داغی قره تپه. گستره و کاربرد فن آوری نانو در صنعت غذا و نگرشی به توسعه آن در صنایع غذایی.

ميلاد فتحي، محبّت محبّي.1389 . افزايش امنيت غذايي با استفاده از فناوري نانو، ماهنامه فناوري نانو، 9(4):154-

 

  
سه شنبه 31 تیر 1393
 جلال احسانی

حوزه هاي مختلف كاربردي تکنولوژی نانو در صنايع غذايي را مي توان به شش بخش، نگهداري غذا، بهبود طعم و رنگ، سلامت غذا، بسته بندي، توليد غذا و فرآيندهاي غذايي تقسیم بندی نمود.

چشم اندازهاي مالي فناوري نانو، صنايع بسته بندي را پررونق نشان مي دهد. سهم بازار اين صنعت در حال حاضر حدود 1/1 ميليارد دلار است. گروهي از دانشمندان شمال اروپا، كنسرسيوم نانوغذايي را با هدف توسعة كاربردهاي فناوري نانو دراين صنعت و با تأكيد بر مواد غذايي سالم و مطمئن تشكيل داده اند. كارايي بالاي نانو ذرات و نانو لوله ها زمينه بكارگيري پليمرهاي زيست تجزيه پذير را در صنعت بسته بندي مواد غذايي فراهم نموده است. با توليد ساختارهايي در مقياس نانومتر که داراي نسبت سطح به حجم بالايي هستند امكان كنترل خواص ذاتي مواد و استفاده از آن ها در تولید مواد كامپوزيت، واكنش هاي شيميايي، تهيه دارو و ذخيرة انرژي فراهم می شود. نانوکامپوزیت ماده مرکبی است که حداقل یکی از فازهای تشکیل دهنده آن دارای ابعاد نانو (بین 1 تا 100 نانومتر) باشد. نانو کامپوزیت ها در مقایسه با سایر کامپوزیت ها، به دلیل داشتن خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی مطلوب تر، کاربردهای وسیع تر دارند.

انواع نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری:

1- نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانو ذرات و نانو ساختارها (بسته بندي هاي نانو سيد).

2- نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانو لایه ها.

3- نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانو کریستال سلولز.

4- نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانو لوله های کربنی (CNTS    ).

این سیستم های بسته بندی قادر خواهند بود پارگی ها و سوراخ های کوچک (موجود در بسته بندی) را با توجه به شرایط محیطی (مانند تغییرات دما و رطوبت) ترمیم و مصرف کننده را از فساد مواد غذایی آگاه سازند. فناوری نانو می تواند در مواردی مانند افزایش مقاومت به نفوذ در پوشش ها، افزایش ویژگی های دیواره (مکانیکی، حرارتی، شیمیایی، میکروبی)، افزایش مقاومت در برابر گرما، گسترش ضد میکروب های فعال و سطوح ضد قارچ کارساز باشد. از نانوحسگرهایی که به رهایش مواد شیمیایی ناشی از فساد غذاها حساس هستند می توان در بسته بندی هوشمند استفاده کرد، تا به محض شروع خراب شدن غذا، رنگ بسته بندی تغییر کرده به مشتری هشدار داده شود. این سیستم به مراتب دقیق تر و مطمئن تر از فروش با تاریخ مصرف است.

شرکت agromicron     افشانه تشخیص دهنده نانوبیولومینسانس را ساخته که شامل پروتئین لومینسانت است. در این طرح افشانه سطح میکروب هایی مانند salmonella     و E.coli     را پوشانده، و از خود نوری ساطع می کند و به این روش فساد مواد غذایی تشخیص داده می شود. این شرکت محصول خود را با نام biomark     وارد بازار کرده است.

شرکت kraft foods     فیلم های بسته بندی را با نانوذرات تولید می کند که سنسورهای هوشمندی موسوم به زبان الکترونیکی در آنها تعبیه شده که می توانند میزان بسیار کم پاتوژن ها را تشخیص داده و تغییر رنگی را در بسته بندی ایجاد نمایند تا مصرف کنندگان را از فساد مواد غذایی داخل بسته آگاه کنند.

بسته بندی فعال مواد غذایی با استفاده از نانو ذرات

بسته بندی های فعال حاوی موادی با عملکردی خاص، شبیه به بسته بندی هایی هستند که از ورود اکسیژن و فساد غذا جلوگیری می کنند و فناوری به کار رفته در آنها از بسته بندی هوشمند یک گام جلوتر است. در این بسته بندی ها مهم ترین نگرانی در مورد جذب و مصرف اکسیژن است. به علاوه خاصیت ضد میکروبی نیز برای این نوع بسته بندی بسیار مهم است که محصولات نانو به خوبی به این نیاز پاسخ می دهند.

این بسته بندی ها را طوری طراحی کرده اند که به محض شروع فساد در ماده غذایی داخل بسته، از خود ماده نگهدارنده آزاد می کنند. این نوع بسته بندی توسط یک سوییچ زیستی که به روش نانوفناوری ساخته شده فعال می شود.

شرکت ژاپنی Kodak   که در تولید فیلم های دوربین شناخته شده است، از فناوری نانو جهت تولید بسته بندی های آنتی میکروبی غذا استفاده می کند.

شرکت استرالیایی csiro سیستم های بسته بندی فعال را برای مصارف مواد غذایی مانند سبزیجات و میوه ها تولید کرده است. انواع فیلم های بسته بندی های فعال این شرکت با مشخصه های متفاوتی از جمله مهار اکسیژن، تولید دی اکسید کربن، حذف بخار آب، حذف اتیلن و انتشار اتانول تولید می شوند که عوامل فساد موادغذایی را در بسته بندی کنترل می کنند.

دانشمندان آلماني در دانشگاه Bonn و Leuven کشف کردند که با افزودن صفحات کوچک نانومقياس به پلاستيک ها مي توانند نفوذپذيري آنها را نسبت به آب و گاز کنترل کنند؛ استفاده از اين پلاستيک ها در بسته بندي مواد غذايي از فساد ميوه ها، سبزيجات و ديگر کالاهاي فاسد شدني جلوگيري و زمان ماندگاري آنها را بيشتر را مي كند.

علاوه بر اين هزينه نقل و انتقال (جابه جايي از کارخانه تا فروشگاه ها) نيز کاهش مي يابد. افزودن صفحات کوچک نانو مقياس به پلاستيک ها نفوذ ناپذيري آنها را در مقابل مايعات و گازها از جمله اکسيژن بهبود مي بخشد. اين ويژگي کاربرد پلاستيک ها را در مواردي مثل بسته بندي مواد غذايي که ارزان و زيست سازگارهستند مفيد مي سازد.

فناوري نانو امکان بسته بندي بهبود يافته را نه تنها در صنايع غذايي؛ بلکه در بخش هاي ديگر نيز فراهم مي آورد؛ به عنوان مثال از نانو لوله هاي کربني در بسته بندي اجزاي الکترونيکي استفاده مي شود. از نانو ‌ذرات براي ساخت مواد بسته ‌بندي اصلاح‌ شدة ارزان ‌قيمت و زيست ‌سازگار استفاده مي‌شود. 

 

Acello R. 2007. EPA regulates nano product, not nano industry. Small Times availableat:http://www.smalltimes.com/display_article/281852/109/ARTCL/none/none 1/EPAregulates-nano-product,-not-nano-industry/ (accessed 23 August 2008).

Nanotech in Food, Beverage and Related Packaging. Applications and Markets to 2015. © IoN Publishing, 2011.

NANOTECHNOLOGY AND ORGANIC, Dag Falck Organic Program Manager Nature’s Path Food.

Qureshi, Mehar Afroz, Karthikeyan, Swaminathan, Punita Karthikeya, Khan, Pervez Ahmed Uprit, Sudhi and Mishra, Umesh Kumar, 2012. Application of nanotechnology in food and dairy processing: An overview . PAK. J. FOOD SCI., 22 (1), 23-31.

OUT OF THE LABORATORY AND ON TO OUR PLATES, Nanotechnology in Food & Agriculture.

 Arnall, A.H. ‘Future Technology, Today’s Choices: Nanotechnology, Artificial Intelligence and Robotics; A technical, political and institutional map of emerging technologies’. A report for the Greenpeace Environmental Trust, London, July 2003.

  
سه شنبه 17 تیر 1393
 عمادآیدانی

محصولات مورد بررسی طرح حاضر تولید فیلم هاي بسته بندي مواد غذایی هوشمند می باشد. این فیلم ها که از طریق فن اوري نانو تولید می گردند از دنیاي تولید و عرضه گسترده اي برخوردار می باشند و هر کدام از شرکت هاي فعال در این صنعت در حوزه مختلفی از آن فعالیت می نمایند. از اینرو قبل از ورود به بررسی فرایند تولید این محصولات بهتر دیده شده است که نکاتی در مورد خصوصیات فنی این نوع فیلم ها ارائه گردد تا بواسطه آنها شرح و تفهیم فرایند تولید تسهیل گردد.
-1 در برخی از فیلم هاي بسته بندي هوشمند از نانوذرات نقره اي استفاده می گردد که این ذرات خاصیت ضد باکتریایی دارند. خاصیت این تکنولوژي آن است که مواد غذایی در این ظروف 3-4 برابر تازه تر می مانند.
-2 در برخی فیلم ها از لایه بسیار نازك نانوذرات رس چیزي شبیه شیشه ولی محکم تر را در سطح بسته ها به وجود می آورند و این لایه از خروج دي اکسید کربن داخل بسته ها و ورود اکسیژن جلوگیري می کند.
-3 در برخی فیلم هاي هوشمند از نانوحسگرهایی که قادر هستند با توجه به گازهایی که در اثر فساد ماده غذایی آزاد میشود تغییر رنگ داده و مشتري را آگاه کند، استفاده می گردد.
-4 در برخی فیلم هاي هوشمند که در واقع نوعی کیسه هاي پلاستیکی می باشند، پوشش سطحی فوق نازك از نانو ذرات سیلیکات ایجاد می کنند که این پوشش سبک ومحکم است و مقاومت بیشتري نسبت به گرما دارد. هدف اصلی آن جلوگیري از خشک شدن ماده غذایی و محافظت در برابر رطوبت و اکسیژن است.
5- در نوعی دیگر از فیلم هاي بسته بندي هاي هوشمند از نانوحسگرهاي قابل حمل استفاده شده است که در این وضعیت دیگر نیازي به فرستادن نمونه ها به آزمایشگاه نیست و خود بسته ماده غذایی میتواند باکتري ها را تشخیصبدهد. به این حسگر ها، حسگرهاي Good Food می گویند.
6- در پلاستیک هاي جدید نانوذرات به صورت زیگزاگ قرار گرفته اند و مانند سدي از عبور اکسیژن ممانعت می کنند. لذا با استفاده از نانوذرات، می توان فیلم هاي آنتی باکتریال، مقاوم و سبک، با نفوذپذیري بخار آب، اکسیژن، باکتري، میکروب و همچنین قابل بازیافت و مقاوم در برابر دما ساخت.
-7 در برخی از فیلم هاي بسته هاي هوشمند از پلاستیک هاي خاصاستفاده می گردد که این پلاستیک ها ویژگی هاي خاصی از جمله ایجاد مانع بهتر براي جریان اکسیژن و دي اکسید کربن دارند که منجر به افزایش زمان نگهداري محصولات نانوکامپوزیت پلاستیک مقاوم می شود. همچنین این پلاستیک ها از پخش بو جلوگیري کرده، مانع جذب طعم یا ویتامین هاي موجود در غذا به وسیله بسته بندي می شوند. به طور کلی طراحی مولکولی این پلاستیک ها به گونه اي است که مقاومتت محصولات در برابر آتش و ثبات ساختار آنها را در برابر حرارت بهبود می بخشد. به عنوان مثال این مواد در سبد هایی براي جوشاندن مواد غذایی و بسته بندي هایی براي استفاده در مایکروویو کاربرد دارد. نانو کامپوزیت هاي پلاستیکی در بسته بندي هاي جدید مواد غذایی نیز قابل استفاده هستند.
-8 افشانه تشخیصدهنده نانوبیولومینسانس یکی دیگر از پیشرفت هاي بوجود آمده در این صنعت است. این پلاستیک ها که شامل پروتئین لومینسانت سطح میکروب هایی ماننده salmonella و e.coli را پوشانده، و از خود نوري ساطع می کند و به این روش فساد مواد غذایی تشخیصداده می شود.
بطوریکه مشاهده می گردد، گستره صنعت تولید فیلم هاي بسته بندي هاي هوشمند از سطح بالایی برخوردار می باشد و لذا در حالت کلی فعالان این صنعت را می توان در دو گروه عمده طبقه بندي کرد.
گروه اول: تولید کنندگان پایه
این گروه از تولید کنندگان اقدام به تولید پلیمرها و مواد اولیه مورد استفاده در ساخت بسته بندي هوشمند می نمایند. از محصولات تولید این گروه می توان به پلیمرهاي محتوي نانوذرات، تولید پوشش هاي 3 قابل اعمال روي شیت بسته بندي ها، تولید نانو حس گرها دما رطوبت زمان و غیره، تولید نانوذرات تشخیص دهنده برخی پارامترهاي مطرح در صنعت غذا مانند میکروب ها و میکروارگانیسم هاي فساد میکروبی و شیمیایی غذا و غیره اشاره کرد.
گروه دوم: تولید کنندگان فیلم و ظروف بسته بندي
این گروه از تولید کنندگان با استفاده از مواد پلیمري تولید شده توسط گروه اول اقدام به تولید فیلم و ظروف بسته بندي نموده و آنرا در اختیار مصرف کنندگان نهایی قرار می دهند.

شکل زیر به منظور شفاف سازي موضوع ارائه شده است.
 

در شکل بالا و همچنین شرح ارائه شده در قسمت هاي گذشته گروه هاي مرتبط با تولید محصولات هوشمند ارائه گردید. در اینجا وضعیت هر کدام از گروه هاي فوق از نظر سطح تکنولوژي و حجم سرمایه گذاري مورد نیاز ارائه شده است.
هر چند که هنوز تولید و عرضه فیلم و ظروف بسته بندي هوشمند در ایران عمومیت پیدا نکرده است ولی انتظار می رود که با توجه بر خصوصیات بارز ان، این تکنولوزي و تولید در ایران مرسوم گردد با عنایت بر جوان بودن صنعت بسته بندي هوشمند در کشور به نظر می رسد که بکارگیري سرمایه گذاري بالا در این صنعت و تولید محصولات هوشمند از اقبال بازار خوبی برخوردار گردد
با توجه بر اینکه دانش فنی تولید در اختیار شرکت هاي ژاپنی، کره جنوبی و برخی کشورهاي اروپایی قرار دارد، لذا به نظر می رسد که امکان تامین آن وجود دارد
با توجه بر مطالب ذکر شده، فرایند تولید منتخب به صورت زیر قابل تعریف می باشد.
گام اول: تولید گرانول هوشمند
در این مرحله گرانول هوشمند بسته بندي با استفاده از گرانول هاي پی وي سی، پت و سلفون و از طریق فن آوري نانو تکنولوزي تبدیل به گرانول هوشمند می گردد.


گام دوم: تولید فیلم و ظروف با استفاده از گرانول هوشمند تولید شده

در این مرحله با استفاده از گرانول هوشمند تولید شده در مرحله اول، فیلم و ظروف بسته بندي هوشمند تولید می گردد.\

 

تعیین نقاط قوت و ضعف تکنولوژيهاي مرسوم در فرایند تولید محصول
تکنولوژي تولید معرفی شده در اینجا از کشورهاي مطرح جهان انتخاب و ارائه گردیده است. همچنین با بررسی هاي انجام شده نتیجه گیري شده است که در حال حاضر براي تولید محصولات طرح صرفا اًز تکنولوژي و فرایند تولید معرفی شده استفاده می گردد. از اینرو با توجه بر همسان بودن تکنولوژي مورد استفاده، نقاط قوت و ضعف خاصی نیز براي آن نمی توان عنوان کرد و همانطوریکه ذکر گردید توان فنی و مهندسی واحد تولید کننده و همچنین دقت و کیفیت ماشین الات مورد استفاده اصلی ترین نقش را در تولید محصول مرغوب ایفاء می نماید.

  
سه شنبه 17 تیر 1393
 عمادآیدانی

یکی از مهمترین بخش های صنعت تمام کشورها که با امنیت غذایی در ارتباط است صنایع غذایی می باشد. با کمبود منابع غذایی وافزایش جمعیت توسعه این بخش از صنعت ضروری به نظر می رسد. استفاده از فناوری های نوین در این بخش رویکرد جدیدی است که بسیار مورد توجه قرار می گیرد . کشور ما یکی از بزرگترین وارد کننده های محصولات غذایی است واگر امروزه به فکر تولید وفراوری غذا نباشیم هرروز به میزان واردات غذایی افزوده می شود. همگرایی فناوری نانو وعلم غذا منجربه بروز قابلیت های فراوانی می شود. همین امر باعث شده است که حدود 200 شرکت بزرگ در سراسر دنیا در این زمینه سرمایه گذاری کلان نموده ومحصولاتی را نیز به بازار عرضه کنند. فناوری نانو در صنایع غذایی به شکل های مختلفی کاربرد دارد این کاربردها می توان شامل استفاده از فناوری نانو در مواد بسته بندی وفراینهای تولید غذاباشد .(2)

فناوری نانو هنر وعلم دستکاری وبازچینی اتم هابرای ساخت مواد،ابزارهاوسیستم های مفیددرمقیاس یک میلیاردم متر است.

- منظور ازمقیاس نانوابعادی حدود nm 1 تا nm 100 است.

- اولین جرقه فناوری نانودر سال 1959 توسط ریچارد فاینمن زده شدودرسال 1947 واژه فناوری نانوبرای اولین بارتوسط استاد دانشگاه توکیوبه رباتهاجاری شد.

- یکی از مهمترین زمینه های تاثیر گذاری آن علم غذااست که به دلیل احتیاج روزمره ودائمی انسان به غذاهرگونه تغییر وتحولی در آن نقش بسزایی در تغییرکیفیت زندگی انسان خواهدداشت.(3)

برمبنای تعریف نانوفروم ابزارها یاروش های فناوری نانوکه طی تولیدیابسته بندی غذااستفاده می شودرانانوغذامی نامند. در حال حاضر اصطلاح نانوغذابه غذاهایی اطلاق نمی شودکه مستقسماً از روش های فناوری نانو بدست آمده اند اما دراینده اتفاقات زیادی رخ خواهد داد.(2)

 

به طور خلاصه کاریردهای نانو درغذاوصنایع غذایی به دسته های زیر تقسیم بندی می شود:

1.در صنعت بسته بندی

2. نگهداری غذا

3. تولیدغذا

4. تشخیص عوامل مضر

5. بهبودطعم ورنگ

6. فرآیندهای غذایی وپردازش آن ها

7. حمل موادغذایی

نانو دربسته بندی:

اهمیت بسته بندی به اندازه تولید ماده غذایی مهم است لذااگر بهترین مواد تولیدنشوندولی در ظرفی نامناسب قرارگیرند،غذابه ماده مضر تبدیل می شود.

اهمیت بسته بندی مواد غذایی:

1-بسته بندی چهره کالاست وبه همراه موارد مانند طرح ونام تجاری وکیفیت به نحوی با هم ترکیب می شوند تا کالابه راحتی معرفی شود.

 

2- بسته بندی درواقع اولین ارتباط مشتری با محصول است وتاحدزیادی وظیفه ارائه یک تصویر ذهنی مطلوب از کالا رابرعهده دارد.

 

3- بسته بندی محصول رااز صدمات فیزیکی وآلودگی هاحفظ می کند.(4)

فن آوری نانو ، توانایی اثرگذاری دربسیاری از زمینه های صنایع غذایی رادارد.این علم وفناوری جدید می تواندنقاط ضعف صنعت بسته بندی رابرطرف کند.به عنوان مثال فیلم هایی باساختارهای نانویی ونیزباافزودن برخی مواد درساخت آنها،به تولیدبسته بندی هایی ختم می شودکه می تواندازتهاجم عوامل بیماری زاومیکروب ها ودیگر میکروارگانیزم هایی که بهداشت وسلامت غذارا به خطر می اندازد،جلوگیری کنند.همچنین نانوحسگرهای بهکاررفته دربسته بندی موادغذایی ،می تواندبرای نمایش کیفیت موادغذایی بسته بندی شده واعلام وضعیت سلامت آن به کاررود.(5)

 

 

 

 

کاربرد نانوتکنولوژی در بسته بندی:

1.     بسته بندی های نانوسیم (آنتی میکروبیال)(6)

2.  بسته بندی های هوشمند(6) 

3.  برچسب گذاری و پایش(5)

4.  نانوکامپوزیت های مغناطیسی مورداستفاده در حسگرهای برچسبی(5)

5.     نانوکامپوزیت پلیمری ( خاک رس ) برای بهبودویژگی های عایق(5)

6.     پلاستیک های جدیدبرای استفاده در بطری هابا خواص عایق در برابر اشعه uv ونفوذگازها(5)

7.     نفوذ ذرات پرکننده پلیمرها(5)

8.     نانوباکدهاوبرچسب ها جهت بسته بندی ومحافظت مقادیر کم(5)

9.     ارتقای دوام وقابلیت استفاده دربسته بندی پلاستیک ها(5)

10.                       روکش ها یا نانوکامپوزیت های پلیمری ونانوالیاقی(5)

11.                       نانوموادافزودنی برای بهبودعملکرد( استحکام ، مقاوم به آب ، جذب ، رسانایی و...)(5)

12.                       کاغذیاپلاستیک های با قابلیت حسگرها(5)

13.                       نانوکدهای ساخته شده ازموادکاغذی ویا پلاستیک های برای شناسایی وتاییداهداف(5)

14.                       تولید ظروف غذاونوشیدنی های خودسردکن cooking- self(6)

15.                       تولیدپلاستیک آنتی باکتریال برای ظروف نوشیدنی وموادغذایی بااستفاده از نانوپودرهای آنتی باکتریال(6)

16.                       فیلم های مورداستفاده برای موادغذایی که حداقل یک لایه کوپلی آمیدی از 10 تا 100 ppm نانوموادپخش شده باشد(7)

17.                       بسته بندی لینیت برای مواد سپال مثل شیر آب میوه به همراه یک لایه پی النین که از ذرات رس در اندازه نانوباخاصیت مقاومت به گاز تشکیل شده است.(7)

18.                       بسته بندی ضدمیکروبی(7)

19.                       بسته بندی غذاهای آماده(7)

 

      و..............

  
چهارشنبه 11 تیر 1393
 ندا خطیب

بسته بندی مواد غذايی راهکاری حياتی برای تضمين ايمنی آنها اســت. فيلمهای پليمــری نفتی به دليل  قابليت شــکل پذيری آســان، قيمت ارزان، ســبکی، مقاوت شــيميايی باال، تنوع خواص فيزيکی، قابليت  درز بندی به وسيله حرارت، چاپ پذيری خوب، و فرايند توليد آســان، به طور گســترده در صنايع بسته بندی مورد اســتفاده قرار میگيرند. با اين حال، با توجه به رشــد روزافزون جمعيت و نياز بــه حفظ منابع برای نســلهای آينده، در ســالهای اخير، پژوهشــگران  به دنبال راهکارهايی جديد برای بسته بندی مواد غذايی بوده اند.

فناوری نانو می تواند موجب بهبود بسته بندی مواد غذايی و قابليت های آنها شود و در نتيجه، حصول اطمينان از ايمنی مواد غذايی و حمايت از مصرف کننده را در پی داشته باشد.

 

نانوذرات به ذراتی اطلاق میشود که حداقل در يک بعد دارای ابعادی کمتر از 100 نانومتر باشند. اينگونــه ذرات باعث افزايش خــواص بازدارنده (مکانيکی، حرارتی، شيميايی، ميکروبی)، بهبود خواص مکانيکی و مقاومت در برابر گرما، توسعه  فعاليت ضدميکروبی و سطوح ضدقارچ، و تغييرات بيوشيمياي ی میشوند.

 

پليمرهای نانودر فرايندهــای مختلف غذايی استفاده می شوند. استفاده از آنها شامل طراحی، فراوری، و توليد است. کاربردشان در بسته بندی طيف گستردهای از مواد غذايی است و متشکل از ذرات در اندازه نانومتر هستند.

پليمرهای نانو به سه دسته تقسيم میشوند:

نانوپليمرهای پيشرفته

نانوذراتــی کــه در نانوپليمرهــای پيشــرفته به کار میروند، ســبب افزايش انعطاف پذيری، افزايش ممانعت از ورود و خروج گازها، و افزايــش پايداری رطوبتــی و حرارتی پليمرهای تشکيل شده از آن ها میشوند. از جمله اين نانوذرات میتوان به نانوذرات رس اشاره کرد که رايجترين نانوذرات کاربردی هستند و حدود 70 درصد از حجم بازار را تشــکيل میدهند. اين گروه از نانوذرات در بســته بندیهای مواد غذايی مختلــف - مانند گوشــت فراوری شــده، پنير، شيرينی ها، غلا ت، و فراورده های لبنی  استفاده میشــوند و در بهبود خواص ساختار حرارتی و ممانعت از رسيدن اکسيژن و دی اکسيد کربن و رطوبت به مواد غذايی دخالت دارند.

نانوپليمرهای فعال

 بسته بندی با غذا و محيط اطراف ارتباط برقرار میکند و نقشــی پويــا و فعــال در حفظ مواد غذايـی دارد. در بســته بندی های فعــال از يکســری جاذب ها و رهاسازها اســتفاده میکنند. اين بســته بندی ها نسبت به شرايط داخل بسته تغييرات میدهند. اين تغييرات منجر به افزايش عمر محصول، بهبود ايمنی و خواص حسی محصول، و حفظ کيفيت محصول در مدت زمان نگهداری میشوند. از جمله اين پليمرها میتوان به اين موارد اشــاره کرد: نانوپليمرهای فعالی که در بسته بندی موادغذايی با اتمسفر اصلاح شده مانند و نيز در بسته بندی های حاوی جاذبها (مانند اکســيژن، دی اکســيد کربن، اتيلن، آميدها، و ترکيبات سولفوری) و رهاسازها (مانند دی اکسيد کربن، اتانول، آنتی اکسيدانها، و ديگر ترکيبات نگهدارنده) استفاده میشوند. بسته به شــکل فيزيکی بسته بندی های فعال، جاذبها و رهاسازها به سه شکل بالشتک، فيلم و برچسب تقسيم بندی می شوند. از جمله نانوذرات به کاررفته در نانوپليمرهــای فعــال می تــوان نانولوله های کربنــی، نانوکامپوزيتهــا ، و نانوتوپ هــای کربنی را نام برد.

باهوش نانوپليمرهای

با بودن نانوحســگرهای هوشــمند در ماتريس پليمــری، می توانيــم از شــرايط مــاده غذايی بسته بندی شــده و محيط داخل بسته بندی آگاه شويم. نانوسنســورها در برابر تغييرات محيطی (درجــه حــرارت، رطوبت، و ســطح اکســيژن موجــود) و عوامل ميکروبــی و پاتوژنی واکنش نشــان میدهند. برای مثال، نشانگرهای حرارتی و زمانی که نشــان دهنده درجه حرارت نگهداری و تاريخ انقضا هستند، باعث آگاهی مصرف کننده و توليدکننده از شرايط ماده غذايی و بسته بندی می شوند. در نتيجه، در مصرفک ننده اعتماد ايجاد می شــود و توليدکننده قادر به شناســايی نقاط ضعف خواهد بود.

 

انواع نانوذرات استفاده شده در نانوكامپوزيت های بسته بندی مواد غذايی

انواع نانوذرات استفاده شــده در نانوموادی که در بسته بندی موادغذايی کاربرد دارند به دو دســته آلــی و غيرآلی طبقه بندی می شوند.

نانوموادی مانند نانوذرات آهن، نقره، تيتانيوم، کلسيم، ســيليکا و... از مواد غير آلی هســتند که برای بسته بندی غذا به کار می روند.

 

نانورس

نانوکامپوزيت هــای پليمــری سيســتم های دوفازی هســتند که يــک ماتريس پليمری و نانوذرات معدنی را شــامل می شوند. نانوذرات رس از جملــه نانوذراتی هســتند که بســيار مــورد مطالعه قرار گرفته انــد. دليل اين توجه ارزانی، دسترســی آسان، و عملکرد و فرايندپذي خوب آنها اســت. رس را میتــوان به صــورت نانولایه و با ضخامتــی در مقياس نانو به کار برد. اين ذرات، پلاســتيک را سبک، محکم، و مقاوم به حرارت می کند و مانعی برای عبور گاز است. مواد معدنی آن اغلب مونتموريلونت (بنتونيت) است و غالبا يک نانوماده تجاری به شمار می آيد.

 

نانــوذرات خــاک رس معمــولا به صــورت صفحــات دوبعــدی بــا ضخامت بسيار ناچيز در نظر گرفته می شوند. هنگامی که ايــن صفحــات در ماتريس پليمری پراکنده می شــوند، مسيری را ايجاد می کنند که انتقال گازها را به شدت کاهــش میدهــد. دو ويژگی خاص نانــورس که نقش مهمــی در توليد نانوکامپوزيت ها ايفا میکنند عبارتند از: بازشــدن لایه ها از همديگر و پراکنده شــدن آن هــا در ماتريــس پليمــری، و سپس اصلاح ســطح آن ها جهت برهمکنش بهتر بين ماتريس پليمری و نانوذرات.

 

نانوذرات نقره

فناوری نانو طراحان را قادر می سازد ساختار عناصر بستهبندی را در مقياس مولکولی تغيير دهند. از طريــق افزايــش ذرات نانو می توان بطری ها و بســته بندی هايی با مقاومت نسبتا کــم، عملکرد گرمايــی و مکانيکــی کمتر، و جذب کم مواد فرار و اکسيژن توليد کرد؛ اين مشخصه ها می توانند سبب افزايش ماندگاری و حفظ رنگ محصول شــوند. به ويژه، استفاده از نانوذرات نقره در ظروف بستهبندی يک لایه يا چندلایه به عنوان مواد افزودنی، به علت غيرقابل نفوذبودن نســبت به اکسيژن و رطوبت، می تواند از رشــد باکتری ها و کپک ها در بسته جلوگيری کنــد و در نتيجه، ســبب افزايش مانــدگاری محصول و تغييرنکردن ويژگی های ظاهری و فيزيکی آن شود.

انــدازه ذرات نقره يکنواخــت (5-56 نانومتر و به طــور متوســط 26 نانومتر) اســت. اين ذرات دارای خلــوص بــالا، پراکندگی خوب، و شــکل شبه کره هســتند. در حالت يونی اثر ضدميکروبی آن بيشتر است، اما سمی است. از آنجا که نانوذرات آن سطح بيشتری از ذرات بزرگتر را دارد، از لحاظ شــيميايی فعال تر از ذرات بزرگ نقره است. ترکيبــات نانويی که در بســته بندی ها به کار رفته انــد گاهــی دارای خــواص ضدميکروبی هســتند و در نتيجه، خود بسته بندی به عنوان يک عامل ضدميکروب اي فای نقش میکند. از جمله پرکاربردتريــن ترکيبات نانو که در اين بسته بندی ها اســتفاده می شــود می توان به ذرات نانونقره اشاره کرد، هرچند که نانواکسيد روی و نانودی اکســيد کلرين هم قابل استفاده است. ترکيبات نانويی مانند نانواکسيد منيزيم، نانواکســيد مس، نانودی اکســيد تيتانيوم، و نانولوله هــای کربنی نيز از جملــه ترکيباتی هســتند که پیش بینی  می شــود در آينده در بســته بندی ضدميکروبی مواد غذايی استفاده شــوند. اما تاکنون ثابت شده که نانوذرات نقره  کارآمدترين ضدميکروب در مقابله با باکتری ها، ويروس هــا، و ســاير ميکروارگانســيم های يوکاريوت اســت.

نانــوذرات نقــره از راه هــای زيــر خــواص ضدميکروبی از خود نشان میدهند:

 1- چسبندگی به سطح سلول

 2- تجزيه ليپوپلی ساکاريدها

 3- نفوذ در داخل ســلول باکتريايی و تخريب DNA

 4- اتصــال به گروه هــای الکتــرون دهنده در مولکول ها

 5- آزادسازی يون های نقره

 

نانوذرات اكسيد سيليکون و اكسيد نقره

باعث بهبــود خــواص بازدارندگــی در برابر اکســيژن و دی اکســيد کربن و بهبود خواص مکانيکی بسته بندی می شوند. همچنين دارای فعاليت خــواص ضدميکروبــی، ضدقارچی، و ضدآنتی بيوتيکی هستند.

 

نانوذرات تيتانيوم دی اكسيد

 نانــوذرات دی اکســيد تيتانيــوم يکــی از پرکاربرد ترين نانوذرات نيمه رسانا با ويژگی های خــاص آبدوســتی و فوتوکاتاليســتی، جاذب نور ماورای بنفش، و آنتی باکتريال هســتند و به طورگسترد ه ای در ساخت نانوکامپوزيت های  پليمری با هدف بسته بندی مواد غذايی استفاده می شوند.

 

نانوذرات اكسيد روی

نانــوذرات اکســيد روی از خانــواده ورتزيت و دارای ويژگیهايــی ماننــد نيمه رســانايی، پيزوالکتريــک، و پيروالکتريک هســتند. اين خــواص بینظیر باعث میشــوند کــه ذرات اکســيد روی از غنی ترين مواد نانوســاختاری باشــند. همچنيــن، اين ذرات زيست ســازگار و ايمــن هســتند و می تواننــد در کاربردهای پزشکی به راحتی و بدون روکش استفاده شوند.

 

نانوذرات سيلسيوم دی اكسيد

سيليسيوم دی اکسيد يا ســيليکا فراوان ترين ماده ســازنده پوســته زمين است. اين ترکيب ســاختاری شــبيه المــاس دارد و مــاده ای بلوری و ســفيدرنگ است. دمای ذوب و جوش آن نسبتا زیاد و در طبيعــت به دو شــکل بلــوری و آمورف يافت می شود.

 

منابع:

- لیاقتی، ل. عزیز

  
جمعه 16 خرداد 1393
 مهسان ایرجی فر

1) استفاده از  فناوری نانو در بسته بندی؟
يكي از مهمترين بخش هاي صنعت كشورها صنعت غذايي است كه ارتباط تنگاتنگي با امنيت غذايي افراد جامعه دارد. افزايش جمعيت به همراه گسترش شهرنشيني وافزايش سطح درآمد سرانه نياز به غذاهاي فرايندي را روز به روز افزايش داده است. از اين رو استفاده از فن آوری هاي نوين از جمله فناوری نانو در اين صنعت بسيار مورد توجه محافل علمي وصنعتي جهان قرار گرفته است(1،2).
حوزه هاي مختلف كاربردي فناوري نانو در غذا و صنايع غذايي را مي توان به شش دستة زير تقسيم بندي نمود.
1) نگهداري غذا، 2) بهبود طعم و رنگ ، 3) سلامت غذا ،4)  بسته بندی ،  5) توليد غذا ،فرآيندهای غذايی(1،2).
امروزه استفاده از فناوري نانو در صنايع بسته بندي غذا امري عادي است. کاربرد فناوري نانو در بسته بندي را مي توان به دو دسته تقسيم نمود:
1- بسته بندي هاي فعال که حاوي موادي با عملکردي خاص هستند (شبيه به بسته بندي هايي که از ورود اکسيژن و فساد غذا جلوگيري مي کنند) مثال هايي از اين نوع شامل موارد زير هستند: جايگزيني نانو مواد به جاي پلي وينيل استات (PVA) و پلي وينيل الکل در ظروف بسته بندي مقوايي؛ استفاده از بطري هاي پلاستيکي ساخته شده از مواد نانوکامپوزيت و استفاده از لايه هاي پلاستيکي ضد قارچ و ضد باکتري که داراي طول عمر بيشتري نيز هستند(3)؛
2- بسته بندي هاي هوشمند که به تغييرات محيط واکنش نشان مي دهند. موارد زير مثال هايي از اين نوع هستند: توليد بسته بندي هايي که توانايي بازتاب گرما از يک بستني يخي را داشته؛ مي توانند آن را از ذوب شدن در يک محيط گرم حفظ کنند؛ توليد بسته بندي هايي که مي توانند خود را ترميم کنند؛ بسته بندي هايي که مي توانند در شرايط خاص، خواصشان را تغيير دهند مانند بسته بندي هايي که بتوانند فاسد شدن شير را با تغيير رنگ نشان دهند(3).
كاربردهاي فناوري نانو در بسته بندي و حفاظت از محصولات :
1- بسته بندي هاي نانو سيد (آنتي ميكرو بيال)
2- بسته بندي هاي هوشمند
I. آزاد شدن به دستور
II. لايه هاي نانو كامپوزيتي
III. نانو حسگرها
I. هانگ بر روي نانو حسگرهايي كه قادرند مقادير اندك پاتو ژن ها را در غذا تشخيص دهند کار کرد. از اين نانو حسگرها در مراكز حمل و نقل و نگهداري غذا به منظور كنترل دقيق در مقياس مولكولي استفاده مي شود.
II.  هانگ عقيده دارد که با استفاده از فناوري نانو مي توان :
III. زيست دسترسي مواد غذايي مثل چاي سبز ، هسته ي انگور و زنجبيل را که بطور ذاتي قادر به جلوگيري از بيماري ها هستند افزايش داد.
IV. غذاهاي خوش طعم ولي حاوي مواد جايگزين چربي (مواد فيبري و كربوهيدرات ها) توليد کرد.
V. از جذب و ذخيره سازي چربي و كالري بوسيله ي بدن جلوگيري کرد.
IV. بسته بندي
3-برچسب گذاري و پايش :
الف) RFID
اين برچسب ها داراي يك تراشه مدار مجتمع مي باشند كه داراي يك مدار راديويي و يك كد شناسايي تعبيه شده  در داخل خود هستند .
 مزيت برچسب ها :
1. قابليت ذخيره سازي اطلاعات بيشتر
2. از فاصله دور هم قابل اسكن هستند
3. قابليت اسكن كردن تعداد زياد بسته در يك زمان
4. قابليت اتصال به گوش حيوان و يا تزريق كردن آن به بدن حيوان
ضعف اصلي اين روش افزايش هزينه ي توليد است كه نتيجه ساخت سيليكوني آن مي باشد 
ب) UPC Code (باركد)
1. اين برچسب ها از فاصله ي 1 متري بوسيله بار كد خوان خودكار خوانده مي شوند (براي خواندن بارکد در بنادر مناسب است) .
2. مدل مولکولي بارکدهاي سنتي مي باشند و شامل نانو ذرات فلزي مي باشند كه اثر انگشت شيميايي قابل شناسايي و خاصي دارند و مي توانند از طريق يك لامپ UV يا ميكروسكوپ نوري تشخيص داده شوند.
3. براي حفاظت از مارك و ارزيابي مواد غذايي كه نمي توان باركد سنتي را روي آن ها چسباند استفاده مي شوند.
4. براي تشخيص پاتوژن ها در غذا مثل E.coli بکار مي روند(5) .

منابع:
1) "فناوري نانو و صنايع غذايي" حامد افشاري و بهمن ابراهيمی؛ سايت ستاد ويژه توسعه فناوری نانو: http://www.nano.ir/papers/attach/3114.pdf
2)  " كاربرد نانوفناوري در صنايع غذايی" دكتر آراسب دباغ مقدم، دكتر غلامحسن اسدي؛ ماهنامه كشاورزي و غذا، ماهنامه كشاورزي، شماره 40، تير 1385
3) ماهنامه  فناوري نانو و صنايع غذايي
4) ماهنامه فناوری و توسعه صنعت بسته بندی ( www.persiapack.ir )
5) سایت نارگل

  
چهارشنبه 14 خرداد 1393
 مهسان ایرجی فر

يكي از مهمترين بخش هاي صنعت كشورها صنعت غذايي است كه ارتباط تنگاتنگي با امنيت غذايي افراد جامعه دارد. افزايش جمعيت به همراه گسترش شهرنشيني وافزايش سطح درآمد سرانه نياز به غذاهاي فرايندي را روز به روز افزايش داده است. از اين رو استفاده از فن آوری هاي نوين از جمله فناوری نانو در اين صنعت بسيار مورد توجه محافل علمي وصنعتي جهان قرار گرفته است(1،2).
حوزه هاي مختلف كاربردي فناوري نانو در غذا و صنايع غذايي را مي توان به شش دستة زير تقسيم بندي نمود.
1) نگهداري غذا، 2) بهبود طعم و رنگ
، 3) سلامت غذا ،4)  بسته بندی ،  5) توليد غذا ،فرآيندهای غذايی(1،2).

امروزه استفاده از فناوري نانو در صنايع بسته بندي غذا امري عادي است. کاربرد فناوري نانو در بسته بندي را مي توان به دو دسته تقسيم نمود  :

1-   بسته بندي هاي فعال که حاوي موادي با عملکردي خاص هستند (شبيه به بسته بندي هايي که از ورود اکسيژن و فساد غذا جلوگيري مي کنند) مثال هايي از اين نوع شامل موارد زير هستند  :   جايگزيني نانو مواد به جاي پلي وينيل استات  (PVA) و پلي وينيل الکل در ظروف بسته بندي مقوايي؛ استفاده از بطري هاي پلاستيکي ساخته شده از مواد نانوکامپوزيت و استفاده از لايه هاي پلاستيکي ضد قارچ و ضد باکتري که داراي طول عمر بيشتري نيز هستند(3)؛

2- بسته بندي هاي هوشمند که به تغييرات محيط واکنش نشان مي دهند. موارد زير مثال هايي از اين نوع هستند: توليد بسته بندي هايي که توانايي بازتاب گرما از يک بستني يخي را داشته؛ مي توانند آن را از ذوب شدن در يک محيط گرم حفظ کنند؛ توليد بسته بندي هايي که مي توانند خود را ترميم کنند؛ بسته بندي هايي که مي توانند در شرايط خاص، خواصشان را تغيير دهند مانند بسته بندي هايي که بتوانند فاسد شدن شير را با تغيير رنگ نشان دهند(3).

كاربردهاي فناوري نانو در بسته بندي و حفاظت از محصولات :
1- بسته بندي هاي نانو سيد (آنتي ميكرو بيال)
2- بسته بندي هاي هوشمند
I. آزاد شدن به دستور
II. لايه هاي نانو كامپوزيتي
III. نانو حسگرها
I. هانگ بر روي نانو حسگرهايي كه قادرند مقادير اندك پاتو ژن ها را در غذا تشخيص دهند کار کرد. از اين نانو حسگرها در مراكز حمل و نقل و نگهداري غذا به منظور كنترل دقيق در مقياس مولكولي استفاده مي شود.
II.  هانگ عقيده دارد که با استفاده از فناوري نانو مي توان :
III. زيست دسترسي مواد غذايي مثل چاي سبز ، هسته ي انگور و زنجبيل را که بطور ذاتي قادر به جلوگيري از بيماري ها هستند افزايش داد.
IV. غذاهاي خوش طعم ولي حاوي مواد جايگزين چربي (مواد فيبري و كربوهيدرات ها) توليد کرد.
V. از جذب و ذخيره سازي چربي و كالري بوسيله ي بدن جلوگيري کرد.
IV. بسته بندي
3-برچسب گذاري و پايش :
الف)
RFID
اين برچسب ها داراي يك تراشه مدار مجتمع مي باشند كه داراي يك مدار راديويي و يك كد شناسايي تعبيه شده
  در داخل خود هستند .
 مزيت برچسب ها :
1.
 قابليت ذخيره سازي اطلاعات بيشتر
2.
 از فاصله دور هم قابل اسكن هستند
3.
 قابليت اسكن كردن تعداد زياد بسته در يك زمان
4.
 قابليت اتصال به گوش حيوان و يا تزريق كردن آن به بدن حيوان
ضعف اصلي اين روش افزايش هزينه ي توليد است كه نتيجه ساخت سيليكوني آن مي باشد
 
ب)
UPC Code (باركد)
1.
 اين برچسب ها از فاصله ي 1 متري بوسيله بار كد خوان خودكار خوانده مي شوند (براي خواندن بارکد در بنادر مناسب است) .
2.
 مدل مولکولي بارکدهاي سنتي مي باشند و شامل نانو ذرات فلزي مي باشند كه اثر انگشت شيميايي قابل شناسايي و خاصي دارند و مي توانند از طريق يك لامپ UV يا ميكروسكوپ نوري تشخيص داده شوند.
3.
 براي حفاظت از مارك و ارزيابي مواد غذايي كه نمي توان باركد سنتي را روي آن ها چسباند استفاده مي شوند.
4.
 براي تشخيص پاتوژن ها در غذا مثل E.coli بکار مي روند(5) .

 

منابع:
1) "فناوري نانو و صنايع غذايي" حامد افشاري و بهمن ابراهيمی؛ سايت ستاد ويژه توسعه فناوری نانو:
http://www.nano.ir/papers/attach/3114.pdf
2)  " كاربرد نانوفناوري در صنايع غذايی" دكتر آراسب دباغ مقدم، دكتر غلامحسن اسدي؛ ماهنامه كشاورزي و غذا، ماهنامه كشاورزي، شماره 40، تير 1385

3) ماهنامه  فناوري نانو و صنايع غذايي

4) ماهنامه فناوری و توسعه صنعت بسته بندی ( www.persiapack.ir )

5) سایت نارگل

  
یک شنبه 28 اردیبهشت 1393
 بهنام فیوضی

مقدمه: 

امروزه علیرغم کافی بودن مواد غذایی در بازارهاي جهانی نانو تکنولوژي در چهار زمینه می تواند اثر قابل ملاحظه در علوم وفن آوري مواد غذایی یعنی : سلامت و تغذ یه ، توسعه مواد جدید ، عمل آوري مواد غذایی و ایمنی مواد خوراکی داشته باشد .

یک هدف اصلی در nano packaging     افزایش مدت ماندگاری غذا به وسیله ممانعت در کاهش گاز، تبادل رطوبت ، پرتو نور UV     وهمچنین خصوصیات ضد میکروبی وآنتی اکسیدانی است. بالغ بر ۹۰% بسته بندی نانو بر اساس نانو کامپوزیت است که بهبود دهنده کیفیت پوششهای  پلاستیکی برای مواد غذایی و بطری های پلاستیکی برای نوشیدنی های غیر الکلی و آبمیوه است.

مطالعات پیشین:

در سال 1993 ميلادي،Robertson      در زمينه توليد بسته هاي هوشمند مواد غذايي بر پايه نانوتكنولوژي

در سال 2002 ميلادي،Stewart      بر روي پتانسيل نانو مواد در حفظ تازگي مواد غذايي در دوره نگهداري آنها

در سال 2003 ميلادي،Ahvenainen      بر روي اثر نانوتركيبات در افزايش زمان ماندگاري مواد غذايي

در سال 2004،Strawbridge     بر روي توليد بسته هاي ضد ميكروبي

در سال 2005،Lagarone      بر روي كاربرد نانوتركيبات در ساخت بسته هاي تجزيه شونده در محيط زيست

در سال 2007 ميلادي، Sorrentino      بر روي قابليت استفاده از تركيبات نانو در بسته بندي مواد غذايي

نانوتکنولوژی

نانوتكنولوژي مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي كنترل آنهاست. هدف اصلي اكثر تحقيقات نانوتكنولوژي شكل‌دهي تركيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانوتكنولوژي در الكترونيك، زيست‌شناسي، ژنتيك، صنایع غذایی، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بكار برده مي شود.

نانو تکنولوژی دارای سه شاخه نانو فناوری خشک (اين شاخه از علوم پايه شيمي و فيزيك مشتق مي شود و به مطالعه تشكيل ساختارهاي كربني، سيليكون و مواد غير آلي و فلزي مي پردازد) ، مرطوب (اين شاخه به مطالعه سيستم هاي زنده اي مي پردازد كه اساسا در محيطهاي آبي وجود دارند. در اين شاخه ساختمان مواد ژنتيكي، غشاءها و ساير تركيبات سلولي در مقياس نانومتر مورد مطالعه قرار مي گيرد) و محاسبه ای(در اين حالت از رايانه ها براي شبيه سازي فرآيندها و واكنش هاي اتم ها و مولكول ها استفاده مي شود.) است که از نظر کاربردی در علوم مختلف به خصوص در ساخت و تولید مواد الکترونیکی پزشکی و صنایع غذایی کاربرد دارد.

يك نانومتر:

9- 10   متر

تقريباَ 4-3 برابر اندازه اتم

هزاران بار باريكتر از موي انسان

انواع بسته بندی های توسعه یافته بر مبنای نانوتکنولوژی:

پلیمرهای ساخته شده ازnanocrystals      

بسته های Active & Anti-microbial 

بسته های Release on command     به محض شروع فساد در ماده غذایی داخل بسته ، از خود ماده نگهدارنده آزاد می کند . این نوع بسته بندی که (( آزاد شدن به دستور )) نام دارد توسط یک سوییچ زیستی ، که به روش نانو فناوری ساخته شده فعال می شود .

بسته های هوشمند تحت عنوان ”زبان الکتریکی“ یا Electronic Tongue     از نانوحسگرهايي كه به رهايش مواد شيميايي ناشي از فساد غذاها حساس هستند مي‌توان در بسته‌بندي‌هاي هوشمند استفاده كرد، تا به محض شروع خراب شدن غذا، رنگ بسته‌بندي تغييركرده، به مشتري هشدار مي‌دهد.

نانوکامپوزیت

کامپوزیت ترکیبی است که از لحاظ ماکروسکوپی از چند ماده متمایز ساخته شده باشد، به طوری که این اجزاء به آسانی از یکدیگر قابل تشخیص باشند. به طور نمونه، یکی از کامپوزیت های آشنا بتن است که از دو جزء سیمان و ماسه ساخته شده است.

در واقع، هدف از ایجاد کامپوزیت، به دست آوردن ماده ای ترکیبی با خواص مورد انتظار می باشد.

نانوکامپوزیت نیز همان کامپوزیت است که یک یا چند جزء از آن، ابعاد کمتر از 100 نانومتر دارد.نانوکامپوزیت ها از دو فاز تشکیل شده اند. فاز اول یک ساختار بلوری است که در واقع پایه یا ماتریس نانوکامپوزیت محسوب می شود و ممکن است از جنس پلیمر، فلز و یا سرامیک باشد. فاز دوم نیز ذراتی در مقیاس نانومتر می باشند که به عنوان تقویت کننده (مواد پرکننده Filler    ) به منظور اهداف خاص از قبیل استحکام، مقاومت، هدایت الکتریکی-گرمایی، خواص مغناطیسی و ... در درون فاز اول (ماده پایه) توزیع می شوند.

با توزیع مواد پرکننده درون ماده پایه خصوصیاتی نظیر استحکام، سختی، خواص تربیولوژیکی و تخلخل تغییر می کند.

طبقه بندی نانوکامپوزیت ها

انواع نانوکامپوزیت را می توان بر اساس ماده پایه آن ها به شرح زیر طبقه بندی کرد:

1. نانوکامپوزیت های پایه پلیمری Polymer matrix nanocomposites (PMNCs    )

2. نانوکامپوزیت های پایه سرامیکی Ceramic matrix nanocomposites (CMNCs    )

3. نانوکامپوززیت های پایه فلزی Metal matrix nanocomposites (MMNCs    )

1. نانوکامپوزیت های پایه پلیمری

در بین نانوکامپوزیت ها بیشترین توجه به نانوکامپوزیت های پایه پلیمری معطوف است. یکی از دلایل گسترش نانوکامپوزیت های پلیمری، خواص بی نظیر مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی آن است. نانوکامپوزیت های پلیمری عموماً دارای استحکام بالا، وزن کم، پایداری حرارتی بالا، رسانایی الکتریکی بالا و مقاومت شیمیایی بالایی هستند.

2.نانوکامپوزیت های پایه سرامیکی

به مواد (معمولاً جامد) ی که بخش عمده ی تشکیل دهنده آن ها غیرفلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می شود. سرامیک ها خواص بسیار خوبی نظیر مقاومت حرارتی بالا، پایداری شیمیایی خوب و استحکام مکانیکی مناسبی دارند، اما به دلیل پیوندهای یونی و کووالانس موجود در سرامیک ها چقرمگی شکست آن ها پایین است و تغییر شکل پلاستیک این مواد محدود می باشد

3.نانوکامپوزیت های پایه فلز

کامپوزیت های پایه فلزی، کم وزن و سبک بوده و به علت استحکام و سختی بالا کاربردهای وسیعی در صنایع خودرو و هوا-فضا پیدا کرده اند

نانوکامپوزیت ها به صنعت بسته بندی مواد غذایی نیز راه یافته اند تا سدی بزرگتر در برابر نفوذ گازها و کاهش فساد باشند.

ویژگیها و مزایای نانوکامپوزیتها در مقایسه با کامپوزیت های مرسوم:

بهبود های معنی دار در مدول و پایداری ابعادی 

مقاومت به گاز و حلال

دانسیته کم، شفافیت، خصوصیات سطحی بهتر

اصلاح نفوذ پذیری ورقه های پلیمری و فلزی نسبت به رطوبت، میکرو ارگانیزم ها، گازها و... 

بهبود ویژگی های حرارتی، مکانیکی و شیمیایی ورقه ها 

احساس و اخطار تغییرات بیوشیمیایی و میکروبی ایجاد شده در غذا 

قابلیت بازیافت 

نانو کامپوزیت های زیست تخریب پذیر:

پلاستیک های زیست تخریب پذیر مواد پلیمری هستند که آخرین مرحله از فرایند تجزیه به طور طبیعی با حضور میکرو ارگانیسمها انجام می شود وبه محصولات طبيعي مانند: آب، اتان، دي اکسيد کربن و تودة زيستي تبديل مي شوند.  

     نانوکامپوزیت های زیست تخریب پذیر حاصل از پکتین و رس با (Ball milling    ) استفاده از روش آسیاب توپی

پکتین محصول فرعی کارخانجات تولید آب میوه، روغن آفتابگردان و شکرسازی است . مقاومت ضعیف آن به آب و اعمال نیرو نفوذپذیری بالا به بخار آب و گازها، فاکتورهای محدودکننده پلیمرهای طبیعی از جمله پکتین می باشد . برای غلبه بر این مسائل پکتین را با فیلرهای غیرآلی چون رس برای تهیه نانوکامپوزیت مخلوط می کنند .  

در حالت اول مادة آلي بين لايه‌هاي رس نفوذ مي‌کند ولي فاصله آنها فقط مقدار کمي افزايش مي‌يابد و همچنان به موازات هم باقي خواهند ماند. در حالت ورقه‌اي لايه‌هاي رسي کاملاً از هم جدا شده و تک‌لايه‌ها در ماتريس ماده آلي توزيع مي‌شوند.

طبقه بندی پلیمرهای زیست تخریب پذیر براساس منابع تولید:  

پلیمرهای استخراج شده از Biomass     مثل پلی ساکاریدها، پروتئین ها، پلی پپتیدها و پلی نوکلئوتیدها 

پلیمرهای سنتزی حاصل ازمونومرهای با پایه ی زیستی قابل جایگزین

  
یک شنبه 18 اسفند 1392
 گیسو ملکی

فناوري نانو واژه كلي است كه به تمام فناوري هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي شود (ابعاد بين 1 تا 100 نانو متر) . از جلمه كاربرد هاي نانو در علوم و صنايع غذايي مي توان به بسته بندي مواد غذايي، توليد غذا هاي مولكولي، برچسب گذاري افزودني هاي غذايي و روكش كردن آنزيم ها و كپسول دار كردن غذا ها و غيره اشاره كرد.

ذرات در حد نانو به دليل اندازه شان نسبتاً سطح بيشتر و در نتيجه نسبت به مقياس ميكروني مشابه اتم هاي بيشتري دارند كه ممكن است خواص الكترونيكي مختلفي نشان دهند كه در نتيجه روي خواص اپتيكال، كاتاليك و ديگر خواص واكنشي آنها تأثير مي گذارد.

امروزه استراتژي دو ساختماني در نانو تكنولوژي استفاده مي شود: روش " بالا- پايين" و " پايين- بالا". امروزه بيشتر موادي كه براي بسته بندي مصرف مي شوند عملا تجزيه ناپذير ند، كه منجر به مشكلات زيستي جهاني فراواني مي شوند. مواد بر پايه زيستي جديدي توليد شده كه استفاده از فيلم هاي خوراكي و تجزيه پذير زيستي به عنوان تلاش بزرگي براي افزايش ماندگاري و بهبود كيفيت همزمان با كاهش ضايعات بسته بندي را گسترش مي دهد. با اين وجود استفاده از فيلم هاي خوراكي و پليمر هاي تجزيه پذير زيستي به دليل مشكلات مربوط به عملكرد (از جمله تلخي، ممانعت ضعيف از گاز و رطوبت) و قيمت محدود شده است. اعمال نانو تكنولوژي به بيوپليمر ها امكان بهبود نه تنها خواص (مكانيكي و ممانعت كنندگي گازها و رطوبت) بلكه كفايت هزينه را فراهم مي كند.

استفاده از پركننده ها كه حداقل يك وجه در گستره اندازه نانو متري دارند (نانو ذرات) در پليمر هاي، كه نانو كامپوزيت مي گويند. نانو ذرات تقويت كننده كه نقش اصلي شان بهبود خواص مكانيكي و ممانعت كنندگي مواد بسته بندي است، علاوه  بر آن انواع مختلف نانو ساختار هايي وچود دارند كه كاربردهاي ديگري را باعث مي شوند، گاهي باعث خواص فعال يا هوشمند در بسته بندي مي شوند از جمله فعاليت ضد ميكروبي، تثبت آنزيم و جمع كننده هاي اكسيژن و حسگرهاي زيستي عمل مي كنند.

نانو رس و سليكات ها: با لينكه نانو ذرات متعددي به عنوان افزدودني براي افزايش كارايي پليمر ها شناخته شده اند، صنعت بسته بندي توجه زيادي به مواد غير آلي لايه اي از جمله رس و سليكات ها دارن كه دليل آن در دسترس بودن، قيمت پايين ، بهبود زياد و فرآيند نسبتا آسان آن مي باشند. حضور آنها در فرمولاسيون پليمر پيچيدگي مسير انتشار براي نفوذ مولكول را افزايش داده و خواص ممانعت پذيري خيلي خوبي ايجاد مي كند.

نانوكريستا لهاي سلولز (نانو فيبر سلولزي): سلولز اين ماده سازنده سلول هاي فيبري بلند محكم نرين پليمر طبيعي است. نانو فيبرهاي سلولزي مواد ارزان و در دسترس هستند در ضمن براي محيط زيست بي ضرر بوده و با سوزاندن قابل بازيافت مي شوند همچنين براي توليد به انژي كمي احتياج دارند. خواص حاصل از نانو كامپوزيت ها با فيبر هاي سلولز شديدا مربوط به ابعاد و نسبت ابعاد فيبرها و اثرات هندسي و مكانيكي نفوذ مي باشد.

نانو تيوپ هاي كربني: نانوتيوپهاي كربني (CNTs) ممكن است شامل يك نانو تيوپ تك ديواره منفرد ضخيم يك اتمي(SWNT) يا تعداد از تيوپ هاي هم مركز كه نانوتيوپ هاي چند ديواره ناميده مي شوند نانو تيوپهاي كربني براي بهبود پليمر هاي سنتزي استفاده مي شوند ولي براي بيوپليمر هاي بدليل عدم همگن شده مناسب با بيوپليمر ها استفاده نمي شود.

نانو سيليكا (nSiO2) : نانوذرات سيليكا خواص مكانيكي و ممانعت پذيري بيشتر پليمرهرا ببهبود مي دهد.

نانوكريستال هاي نشاسته: افزدون نانوكريستال هاي نشاسته (SNC) باعث بهبود مقاومت كششي و مدول الاستيك(مدول يانگ) و رطوبت فيلم پولولان مي شود (تا غلظت 20%).

نانوذرات كتين/ كيتوزان: Lu و همكاران (2004) نانو ذرات كتيوزان را از هيدروليز اسيدي كتين توليد كردند. ميانگين ابعاد نانو ذرات بدست آمده nm 500 (طول) و nm 50 (قطر) بودند. نانو ذرات كتيوزان- تري پلي فسفات(CS-TPP)تهيه شده ودر فيلم هاي هيدروكسي پروپيل متيل سلولز افزدوه شد. افزدون اين ذرات بطور چشمگيري خواص فيلم را بهبود مي دهد كه اين اثرات به نانوذراتي كه ناپيوستگي هاي درون شبكه HPMC را پر مي كنند نسبت داده شد.

نانو كامپوزيت هاي ضد ميكروبي: معمولترين نانوكامپوزيت هاي مورد مصرف به عنوان عوامل ضد ميكروبي در بسته بندي موادغذايي بر پايه نقره هستند كه اثر سمي روي بيشتر ميكرواركانسيم ها دارد با پايداري حرارتي بالا است. و از ديگر نانو ذرات كه اثر ضد ميكروبي دارند عبارتند از : دي اكسيد تيتانيوم (TiO2)، دي اكسيد منيزيم‌ (MgO2)، اكسيد روي (ZnO)، اكسيد سزيم (SnO2) و نانوتيوپ كربن (CNT).

حسگر هاي (نشانگرها) O2 : اكسيژن چه مستقيم و چه غير مستقيم مسئول تخريب بسياري از غذا هاست.به كار بردن حذف كننده هاي O2 در بسته بندي غذايي سطوح پايين اكسيژن را حفظ مي كند كه براي بسياري از كاربردها مناسب است. توجه خيلي زيادي به نانو ذرات دي اكسيد تيتانيوم(TiO2) تحت اشعه ماوراء بنفش شده است.فيلم هاي حذف كننده اكسيژن با افزدون نانو ذارت تيتانيوم به پليمر ها ساخته مي شود اين بسته ها براي مواد حساس به اكسيژن بسيار مناسب است.و همچنين از نانوكريستال SnO2 نيز براي حدف اكسژن در بسته بندي استفاده مي شود.

 

 

 

  
پنج شنبه 15 اسفند 1392
 مریم نخعی مقدم

بسته بندی  مواد غذایی از مهم ترین کاربردهای فناوری نانو در صنعت غذا است. فناوری نانو زمینه های کاربردی زیادی برای فراهم نمودن بسته بندی مواد غذایی با قابلیتهای ایمنی و نگهداری بیشتر و تولید غذای سالمتر، ایجاد میکند. به نظر می رسد استفاده از ترکیبات نانومواد در بسته بندی غذا ویژگی های ممانعتی مربوط به بسته بندی را بهبود بخشد و باعث کاهش مصرف مواد خام مفید و تولید زباله کمتر شود. تکنولوژی نانو به اشکال مختلفی در بسته بندی مواد غذایی می تواند بکار رود: نانو ذرات ، پلیمرهای نانو(که خود شامل سه دسته هستند: نانوپلیمرهای پیشرفته، نانوپلیمرهای فعال و نانوپلیمرهای هوشمند).

نانوموادی که در بسته بندی موادغذایی کاربرد دارند شامل دو دسته آلی و غیرآلی می باشند. نانوموادی مانند نانوذرات آهن، نقره، تیتانیوم، کلسیم، سیلیکا و... از جمله مواد غیر آلی هستند که معمولا برای بسته بندی موادغذایی به کارمیروند. از جمله نانوذرات مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی میتوان به نانورس و نانونقره اشاره کرد.

افزودن نانوکامپوزیت یا نانو ذرات (به عموان مثال نقره، دی اکسید تیتانیوم، دی اکسیدسیلیکون و نانورس) به مواد بسته بندی برای اطمینان از محافظت بهتراز مواد غذایی بواسطه تغییر خواص نفوذپذیری فویل ها (ورقه ها)، بوزدایی کردن، افزایش خصوصیات عایقی، مسدود کردن نور فرابنفش، بهبود خواص مکانیکی و مقاومت در برابر حرارت و توسعه سطوح ضد میکروبی و ضدقارچ، انجام می شود. نانوکامپوزیت های Nylon در برابر اکسیژن و جریان دی اکسید کربن که در بسته بندی مواد غذایی بکار می روند، سدی را ایجاد می کنند تا تازگی محصول را حفظ کنند و درضمن از ایجاد بوی بد جلوگیری کنند.

با همه این تفاسیر برای استفاده گسترده از فناوری نانو در بسته بندی مواد غذایی باید مسائل مهمی از جمله مسئله ایمنی غذا را مدنظر قرار داد، زیرا ممکن است نانوذرات از ظروف بسته بندی مواد غذایی وارد غذا شوند بنابراین نیاز است که تحقیقات بیشتری در این زمینه صورت گیرد.

 

 

Refrences:

ElAmin, A. (2005a). Nanotechnology targets new food packaging Products

 The development of regulations for food Nanotechnology,Chi-Fai Chau, Shiuan-Huei Wu and Gow-Chin Yen, Trends in Food Science & Technology 18 (2007) 269e280

  
سه شنبه 13 اسفند 1392
 سارا رويتوند

 

باسلام

اين روزها بيشتر مواد مورد استفاده در صنعت بسته بندي غيرقابل تجزيه هستند و مشكلات محيطي زيادي توليد كرده اند و براي رفع اين مشكل مواد بر پايه زيستي توليد شدند كه طول عمر و كيفيت موادغذايي را افزايش داده و توسط طبيعت هم قابل تجزيه هستند اما استفاده از آنها به دليل تردي، نفوذ گاز و رطوبت و استحكام پائين محدود شده است.

كاربرد نانو فناوري به همراه پليمرهاي قابل تجزيه مي تواند زمينه جديدي براي بهبود خواص مواد بسته بندي و همچنين كاهش قيمت آنها داشته باشد. استفاده از نانو كامپوزيت هاي پليمري با بكارگيري نانو ذرات رس، نانو لوله هاي كربني و نانو ذرات سيليكا كاربردهاي مهمي در محافظت و افزايش طول عمر مواد غذايي ايجاد كرده اند. خواص ضد باكتريي با به كارگيري پليمرهاي بسته بندي بر پايه نانو ذرات نقره به طور قابل توجهي بهبود مي يابد. حسگرهاي بر پايه نانو ذرات اكسيد تيتانيوم مي توانند در بسته بندي مواد غذايي به عنوان حسگر اكسيژن بكار رود و فساد مواد غذايي را تعيين كند. با بكارگيري فناوري هاي جديد مثل نانوفناوري و استفاده از پليمرهاي زيست تخريب پذير مي توان امنيت در بسته بندي مواد غذايي را بطور قابل توجهي بهبود داد.

 

  
سه شنبه 13 اسفند 1392
 صابر برخوری

فنـاوری نانـو پتانسـيل ایجاد تغييـرات اساسـی در صنایع    غذایی و نوشـيدنی را با ابزارهـای جدید برای درمان مولکولی و

شـناخت سـریع بيماریهـا، اصلاح توانایـی گياه بـرای جذب   مغذیها و... دارد. 

مهمتریـن دلایل كاربرد نانو در غذا شـامل مـوارد زیراست:

• غذاهایـی بـا امکان تغيير رنـگ، مزه یا مـواد مغذی مطابق درخواست مشتری یا نيازهای سلامت

• فيلترهایی برای زدودن سموم

• بهبود طعم به وسیله عبـور از مولکولهای خـاص برپایه  شکل مخصوص مواد به جای اندازه آنها

• بسـته بندی شناسـایی كننده فسـاد غذایـی و هشـدار به  مشتریان با تغيير رنگ

حوزههای كاربردی فناوری نانو در غذا و نوشيدنیها شامل موارد زیر است

• اصلاح رسانش مواد غذایی دارویی و تركيبات فعال زیستی در غذاهای دارویی برای بهبود سلامت انسانها

• بهبود طعم، نسوج و رسانش تركيبات دارویی فعال زیستی

• بهبود حالالیت

• رهایش كنترل شده و اصلاح رنگ محصولات

• اصلاح دسترسپذیری زیستی

• محافظت از پایداری ریزمغذیها و تركيبات فعال زیسـتی طی  فرآیند، انبار و توزیع

از مهمتریـن فناوریهـای كليـدی در حـوزه نانـو بـرای غذا و نوشـيدنی می توان به نانوذرات، نانوپوششها، نانوكامپوزیتها،

 

مواد نانومتخلخل و نانو كپسولها اشاره كرد.

منبع:The Market for Nanotechnology in Food and Drink to 2015”, nanoposts, 2008

 

  
یک شنبه 11 اسفند 1392
 صابربرخوری مهنی-دانشجو دکتری بهداشت مواد

مهم ترین هدفی که در بسته بندی محصولات غذایی مدنظر است، افزایش طول عمر نگهداری محصول است  و یکی از مهم ترین ویژگی هایی که در انتخاب مواد بسته بندی مورد توجه قرار می گیرد، عدم تأثیر متقابل محصول و ماده بسته بندی است . ماده بسته بندی از طرق مختلف می تواند اثرات سوء بر محصول ایجاد کند. انتقال مونومرهای سازنده آن که به طور آزاد در بافت ماده پلیمری وجود دارند و  به واسطه تجزیه حرارتی آزاد می شوند، باعث مسموم شدن محصول می شوند.

از سوی دیگر مصرف بیش از حد مجاز و انتقال ترکیبات افزودنی که به منظور بهبود ویژگی های ماده بسته بندی به کار رفته است، باعث ایجاد مسمومیت می گردد. بسته بندی، زمانی فعال تلقی می شود که علاوه بر مرز خنثی بین محیط داخل و خارج نقش های دیگری نیز داشته باشد. در واقع بسته بندی فعال راهی برای حل مسائل ناخواسته در حفظ کیفیت و ایمنی غذاست. گونه های مختلفی از بسته بندی فعال به صورت تجاری توسعه پیدا کرده که هرکدام از آنها اصطلاحات توضیحی خاص خود را داراست. محصولات کشاورزی چندین سال است که در فیلم های فعال بسته بندی شده و اکسیژن موجود در فضای خالی بالا توسط جاذب های اکسیژن و اکسیدکننده ها خارج می شود. گسترش تجاری بسته بندی فعال در پلاستیک ها هنوز به طور کامل انجام نشده است. نانو تکنولوژی یک تکنولوژی قدرتمند در بکارگیری طبیعت در سطح اتم و مولکول بوده و بر روی خصوصیات ، سنتز و دستکاری ساختار زیستی و غیر زیستی کمتر از 100 نانومتر متمرکز شده است. درصنعت غذا، بسته بندی یکی از عوامل موثر در حفظ کیفیت و ایمنی غذا می باشد. استفاده از نانو کامپوزیتها در ساختار پلیمر های بسته بندی غذایی موجب بهبود خواص نگهدارندگی پلیمرها می شود. کارایی بالای نانو ذرات و نانو لوله ها زمینه بکارگیری پلیمرهای زیست تجزیه پذیر را در صنعت بسته بندی مواد غذایی فراهم نموده است. در این مقاله سعی شده است به نقش فناوری نانو در صنعت غذا وبسته بندی به خصوص بسته بندی های زیست تجزیه پذیر و خصوصیات فیزیکی آنها اشاره شود.

برگزاری همایش هایی با موضوع فناوری نانو، راه اندازی کنسرسیوم هایی برای مواد غذایی بهتر و سالم تر، همچنین بالا بردن آگاهی مردم از طریق رسانه ها، مؤید تأثیرگذاری فناوری نانو بر صنایع غذایی است. انواع کاربردهای نانو در این زمینه شامل بسته بندی های هوشمند، مواد نگهدارنده و مواد خوراکی تعاملی (interactive) است، که به مصرف کنندگان اجازه می دهد موادغذایی را با توجه به ذائقه و نیازغذایی مورد نظرشان تغییر دهند. با علم به قابلیت های فناوری نانو امید است، بتوان سیستم های فعلی فراوری مواد غذایی را تغییر داده، محصولاتی مطابق با فرهنگ تغذیه سالم به بازار عرضه کرد. محققان همچنین امیدوارند بتوانند با استفاده از مواد افزودنی، کیفیت مواد غذایی و هضم و جذب غذا را در بدن افزایش دهند. اگر چه بعضی از این اهداف دور از انتظار به نظر می رسد، اما امروزه صنایع بسته بندی از فناوری نانو در محصولات خود کمک می گیرند.

 

 

نابودی باکتری و میکروب ها در روش بسته بندی

سیستم بسته بندی ضدمیکروبی سیستمی است که فساد و رشد میکروارگانیسم های بیماری زا را مهار می کند. عملکرد ضدمیکروبی را می توان با افزودن عوامل ضدمیکروبی در سیستم بسته بندی یا با استفاده از پلیمرهای دارای خاصیت ذاتی ضدمیکروبی که نیازهای اولیه بسته بندی را برآورده می کنند، ایجاد کرد. هنگامی که سیستم بسته بندی فعالیت ضدمیکروبی داشته باشد، از رشد میکروبی جلوگیری کرده یا با گسترش فاز تاخیر و کاهش نرخ رشد، فعالیت میکروارگانیسم ها را مهار می کند.

با استفاده از این نانوذرات، سیکل رشد دو باکتری مهم و خطرناک اشرشیاکلای و استافیلوکوکوس اورئوس کاملا به تاخیر افتاده که این نشان دهنده تأخیر در فرآیندهای فساد بیولوژیکی مواد غذایی است. جهت استفاده از عوامل ضدمیکروبی در مواد غذایی، دارویی و محصولات آرایشی و بهداشتی، این صنعت باید از دستورالعمل ها و قوانین کشور مربوط پیروی کند. این مساله حاکی از آن است که توسعه مواد جدید در بسته بندی ضدمیکروبی باید در محدوده مواد تائید شده توسط سازمان های مربوط بوده ، حتی مقادیر مورد استفاده نیز در محدوده غلظت مورد تائید برای افزایش ایمنی یا نگهداری مواد غذایی باشد. عوامل ضدمیکروبی مختلفی ممکن است در سیستم بسته بندی به کار روند که این موارد می تواند شامل مواد ضدمیکروبی شیمیایی ، آنتی اکسیدان ها ، محصولات بیوتکنولوژی، پلیمرهای ضدمیکروب طبیعی، آنتی بیوتیک ها و انواع گازها باشد.

تحقیقات سازمان مالی Frost and Sullivan نشان داد که علاقه مشتریان به مواد غذایی سالم و تازه در بسته بندی های مناسب، موجب پیشرفت این صنعت شده است. سازمان های زیادی وجود دارند که در زمینه سیستم های بسته بندی هوشمند فعالیت می کنند، ازجمله شرکت تولیدکننده مواد غذایی Kraft که با همکاری دانشگاه راتگرز در حال فعالیت روی پروژه زبان الکترونیکی (electronic tongue) است تا آن را به بسته بندی ها اضافه کند. این نوع بسته بندی شامل رشته ای از نانو حسگرهاست که نسبت به گازهایی که از مواد غذایی آزاد و موجب فساد آنها می شوند، به شدت حساس بوده و تغییر رنگ می دهند که این تغییر رنگ، علامت واضحی از سلامت یا فساد ماده غذایی است.

شرکت Bayer Polymer کیسه ای پلاستیکی با نام Durethan KU2-2601 تولید کرده است که از محصولات موجود در بازار سبک تر و محکم تر است، همچنین مقاومت بیشتری در برابر گرما از خود نشان می دهد. هدف اولیه از تولید پلاستیک های بسته بندی مواد غذایی، جلوگیری از خشک شدن محتویات آنها و محافظت در مقابل رطوبت و اکسیژن است. پوشش جدید غنی از نانوذرات سیلیکات است. این نانوذرات تا حد زیادی از نفوذ اکسیژن، گازهای دیگر و رطوبت جلوگیری می کنند و فساد مواد غذایی را به تعویق می اندازند. سازمان های دیگر به کمک فناوری نانو در حال یافتن راهی برای تشخیص فساد مواد غذایی هستند. به عنوان مثال شرکت AgroMicron، افشانه تشخیص دهنده نانوبیولومینسانس را ساخته که شامل پروتئین لومینسانت است. در این طرح، افشانه سطح میکروب هایی مانند Salmonella و E.coli را پوشانده، و از خود نوری ساطع می کند و به این روش فساد مواد غذایی تشخیص داده می شود. این شرکت امیدوار است بتواند محصول مورد نظر را با نام BioMark وارد بازار کند. در حال حاضر این شرکت در حال ساخت افشانه هایی با روش های جدید است تا بتواند از آنها در حمل و نقل دریایی استفاده کند.

در راهبرد مشابه، برای اطمینان از سلامت مواد غذایی، محققان اتحادیه اروپا در پروژه Good Food از نانوحسگرهای قابل حمل برای یافتن مواد شیمیایی مضر، پاتوژن ها و سم ها در مواد غذایی استفاده می کنند. با این کار، دیگر نیازی به فرستادن نمونه های مواد غذایی به آزمایشگاه برای تشخیص سلامت و کیفیت محصولات در کشتزارها و کشتارگاه ها نیست. همچنین این پروژه، در حال توسعه به کارگیری زیست تراشه های DNA برای کشف پاتوژن هاست. این روش می تواند در تشخیص باکتری های مضر و متفاوت موجود در گوشت یا ماهی و یا قارچ های میوه مؤثر باشد. این پروژه در نظر دارد با گسترش میکروحسگرهای رشته ا ی، بتواند آفت کش های میوه و سبزیجات را به همان خوبی که شرایط محیطی کشتزارها را کنترل می کند تشخیص دهد. این نوآوری به نام حسگرهای Good Food نامیده می شود.

پروژه سرمایه گذاری شده اتحادیه اروپا به نام BioFinger که هدف آن، ساخت ابزارهای ارزان با توان تشخیص آسان در سلامت محیط زیست است، فعالیت دیگری در زمینه آنالیز مواد غذایی دارد. در ابزارهایی که از حامل (cantilever) استفاده می کنند، روش بدین صورت است که تیرک (Tip) با ماده شیمیایی پوشانده شده و در برخورد با مولکول های خاصی، سیگنال ایجاد می کنند. BioFinger با استفاده از این حامل ها که به یک میکروتراشه متصل است کوچک تر و قابل حمل می شود.

ارتش آمریکا در حال ساخت حسگرهای فوق العاده ای است که از آنها در مقابل حمله کننده ها به مواد غذایی استفاده می شود. در سیستم های کنونی چندین روز طول می کشد تا وجود پاتوژن ها در مواد غذایی تشخیص داده شود. تشخیص سریع پاتوژن ها به وسیله این حسگرها به زودی باعث فراگیر شدن این فناوری در صنعت مواد غذایی خواهد شد. محققان دانشگاه بُن در حال ساخت پوشش های دفع کننده آلودگی برای بسته بندی ها با استفاده از اثر لوتوس (نیلوفر آبی) (قطره آب از سطح برگ های نیلوفر آبی می لغزد و در نتیجه هرم های موم مانند نانومقیاس، سطح برگ را می پوشاند) هستند. کشتارگاه ها و محل های فرآوری گوشت نیز می توانند از این فناوری استفاده کنند. گروه تحقیقاتی دانشگاه انگلیسی لیدز دریافتند که نانوذرات اکسید منیزیم و اکسید روی باعث از بین بردن میکروارگانیزم ها می شوند. استفاده از این مواد بسیار ارزان تر از نانوذرات نقره است و می توانند کاربرد زیادی در بسته بندی مواد غذایی داشته باشند.

فناوری شناخت فرکانس های رادیویی (RFID) در بیش از 50 سال پیش توسعه یافت، ولی امروزه این فناوری راه خود را برای کنترل مواد غذایی در مغازه ها پیدا کرده است. در این فناوری با استفاده از میکروپردازشگر ها می توان داده ها را به گیرنده های بی سیم ارسال کرد. امروزه می توان از این روش برای کنترل اقلام غذایی از انبار تا دست مصرف کننده بهره گرفت. برخلاف بارکدها که نیاز به اسکن دستی و خواندن یک به یک دارند، برچسب های RFID نیازی به خوانده شدن خطی نداشته و امکان خواندن تعداد زیادی از آنها در یک ثانیه وجود دارد.

خواص نانوکامپوزیت های مورد استفاده در این فیلم ها

سته بندی فعال بر پایه افزودن انواع خاصی از نانو ذرات به ماتریس های پلیمری، نسل جدیدی از این تکنولوژی در صنایع غذایی است. عملکرد خوب این نانو ذرات به علت نسبت سطح به حجم بسیار بالای آنهاست. بسته بندی فعال یک مفهوم نوآورانه است که در آن بسته بندی محصول و محیط برای افزایش ماندگاری، بهبود ایمنی و وضع ظاهری محصول با هم در ارتباط هستند که موجب حفظ کیفیت اولیه محصول در ماندگاری می شود. این ایده که برای محصولات تازه با ماندگاری زیاد قابل کاربرد است، بتازگی نانو تکنولوژی را در قالب نانو ذرات و پوشش های نانو به کار گرفته است. نانو کامپوزیت ها یعنی مواد پلیمری حاوی نانوذرات مختلف دارای خواص مکانیکی، نفوذ پذیری به گازها و بخار آب، خواص حرارتی و قابلیت فرآوری فیلم های بسته بندی بسیار مطلوبی هستند.

 

یلم های نانوکامپوزیتی پلی اتیلنی حاوی نانوذرات فلزی نقره، اکسید مس و اکسید روی، خاک رس آلی و خاک رس اصلاح شده با نانوذرات مس و نقره بوده است. همچنین تلاش داریم تا با استفاده از ترکیبی از نانوذرات به عنوان فیلم های فعال در بسته بندی مواد غذایی خاصیت ضدمیکروبی آنها را افزایش دهیم.

با استفاده از این نانوذرات، سیکل رشد دو باکتری مهم و خطرناک اشرشیاکلای و استافیلوکوکوس اورئوس کاملا به تاخیر افتاده که این نشان دهنده تأخیر در فرآیندهای فساد بیولوژیکی مواد غذایی است. از آنجا که عوامل ضدمیکروبی مکانیسم عملکردی مختلفی دارند، مخلوط عوامل ضدمیکروبی در صورتی که مکانیسم تداخلی نداشته باشد، می تواند فعالیت ضدمیکروبی را از طریق اثرات هم افزایی افزایش دهد. بنابراین مطالعه بهینه سازی ترکیب مواد ضدمیکروبی مختلف موجب گسترش فعالیت ضدمیکروبی ترکیب و افزایش بازده و ایمنی سیستم بسته بندی ضدمیکروبی می شود. چون استفاده ترکیبی از نانوذرات موجب کاهش مقدار مصرفی هر کدام از آنها و در نتیجه موجب به حداقل رسانی اثرات سوءاستفاده از آنها خواهد شد.

مزیت اصلی فیلم های نانوکامپوزیتی ضدمیکروبی تولیدی نسبت به فیلم های نانوکامپوزیتی مشابه موجود، استفاده ترکیبی از نانوذرات و بهینه سازی مقادیر ترکیبات موجود است.

فروشگاه های زنجیره ای مانند Wal Mart، Home Depot گروه Metro و Tsco در حال آزمایش این فناوری هستند. ضعف اصلی این روش، افزایش هزینه تولید است که نتیجه ساخت سیلیکونی آن می باشد. با ترکیب فناوری نانو و الکترونیک (نانوترونیک) این برچسب ها ارزان تر و کاراتر شده، همچنین پیاده سازی آنها آسان تر می شود.

گروهی از دانشمندان شمال اروپا، کنسرسیوم نانوغذایی را با هدف توسعه کاربردهای فناوری نانو دراین صنعت و با تأکید بر مواد غذایی سالم و مطمئن تشکیل داده اند. این مجمع، متشکل از شرکت های Arla Foods، Danisco A/S، Ar hus United A/S، Danish Crown amba و مرکز میان رشته ای نانوعلوم است. آنها معتقدند تمرکز روی این برنامه ها می تواند موجب دستیابی کامل و چند جانبه در تحقیقات و توسعه مواد غذایی در اروپا شود. همچنین امیدوارند از نانوموادی با ویژگی های کاربردی به منظور استفاده در نانوحسگرها و فناوری نانوسیالات در صنایع غذایی استفاده کنند. پیشرفت در مواد بسته بندی هوشمند، امکان کنترل شرایط محصولات در طول حمل و نقل و استفاده از روش های بسته بندی مبتنی بر زیست شناسی را برای ما مهیا می سازد.

 

 

 

رفرنس ها:

1.       سایتCIVILICA

2.       H Azeredo - Food Research International, 2009 - Elsevier-

3.       Food Control, Volume 34, Issue 2, December 2013, Pages 393-397
M.C. Cruz-Romero, T. Murphy, M. Morris, E. Cummins, J.P. Kerry

4.       Smart Polymers and their Applications, 2014, Pages 476-509
M.J. Fabra, A. López-Rubio, J.M. Lagaron

صابر برخوری مهنی-دانشجوی دکترای بهداشت مواد غذایی

  

جستجوی پیشرفته

کتب و مقالات علمی
صنایع بسته بندی و غذایی

خبرنامه: ثبت ایمیل

فرش پلاس( بسته بندی میوه و سبزی)افزایش ماندگاری محصولات غذایی - فیلم های پلاستیکی چندلایه