بيتا توفيقيان
نياز به افزايش توليد موادغذايي و در دسترس قرار دادن آن براي همه، موضوعي است که حيات امروز و آينده انسان به آن وابسته است و ازاين‌جهت، امکان نگهداري موادغذايي که از راه بسته‌بندي مناسب مهيا مي‌شود، کليدي‌ترين عامل تحقق اين نياز است.
در قرن نوزدهم اولين جرقه‌هاي بسته‌بندي موادغذايي زده شد؛ در اين زمان بود که کم کم ايده‌هاي مربوط به صنعت بسته‌بندي موادغذايي و محافظت از موادغذايي را ابداع کردند. ايده‌هايي که حتي تا به امروز در اين صنعت مطرح هستند. اما اختراعاتي مثل ساخت بطري‌هاي شيشه‌اي، پوشش سلفون، فويل آلومينيومي و ظروف پلاستيکي که در قرن بيستم روي داد به شکل چشمگيري، انعطاف‌پذيري صنعت موادغذايي را بالاتر برد و آن را کاربردي‌تر کرد. پيشرفت‌هاي ديگري نظير استفاده از مواد ضدميکروبي يا جاذب اکسيژن در ساخت ظروف موادغذايي موجب شکل‌گيري رويه جديدي در افزايش ماندگاري موادغذايي و حفاظت آنها در برابر تأثيرات محيطي شد. بااين‌حال روند فعلي عرضه محصولات غذايي درسطح جهان مانند افزايش فرآوري صنعتي غذاها، حجم بالاي صادرات و واردات محصولات غذايي و همچنين کوتاه‌تر شدن زمان تهيه موادغذايي تازه، صنعت بسته‌بندي محصولات غذايي را وادار مي‌کند که به‌دنبال راهکارهاي جديدتر و پيشرفته‌تر بسته‌بندي باشد.
اولين و مهمترين جنبه بسته‌بندي اين است که با جدا کردن ماده غذايي از محيط اطرافش، از در تماس قرارگرفتن آن با عوامل آلوده‌کننده يا فاسد‌کننده خارجي جلوگيري مي‌کند. هر بهبود و پيشرفتي که در توليدات بسته‌بندي انجام مي‌گيرد، منجر به کاهش هزينه‌ها، دسترسي بهتر و بيشتر و کاهش هدررفت خوراکي‌ها مي‌شود. امروزه براي بهبود بسته‌بندي موادغذايي، راه‌حل‌هاي مختلفي ارائه مي‌شود که داراي سه جنبه مهم هستند، خاصيت ضدميکروبي بسته‌بندي، مناسب‌ترين مواد براي توليد بسته‌بندي و تکنيک‌هاي توليد آن. به نظر مي‌رسد که بيوتکنولوژي براي نگهداري از انسجام و کيفيت ماده‌غذايي و جلوگيري از آلوده‌شدن آن، مهمترين نقش را در توليدات موادغذايي در آينده برعهده خواهد داشت. در اين زمينه هم، پروژه‌هاي موفقي درحال پيگيري است که يکي از آنها که تا به‌حال مراحل پياده‌سازي موفقيت‌آميزي را طي کرده است، بسته‌بندي هوشمند است. در بازار جهاني امروز، بسته‌بندي هوشمند به سرعت درحال رشد و همه‌گير شدن است زيرا اين مقوله قابليت برخورد مناسب با بسياري از چالش‌ها، مثل حل مشکلات نگهداري موادغذايي براي مدت زمان‌هاي طولاني، استفاده از تجهيزات و تکنيک‌هاي فوق‌پيشرفته مانند نانوتکنولوژي و قابليت توليد بسته‌بندي‌هاي نوين را فراهم مي‌کند.
از آنجايي که تقاضا براي موادغذايي هر سال افزايش مي‌يابد، توليد موادغذايي نيز به‌سرعت درحال افزايش است؛ پيش‌بيني شده که توليد و مصرف جهاني گوشت که درسال ۲۰۰۰، ۲۳۳ ميليون‌تن بوده است، درسال ۲۰۲۰ به رقم ۳۰۰ ميليون‌تن خواهد رسيد و اين رقم در مورد شير از ۵۶۸ به ۷۰۰ ميليون تن افزايش ميابد. توليد تخم‌مرغ نيز تا سال ۲۰۲۰، ۳۰ درصد افزايش ميابد و دليل اين افزايش در بخش‌هاي مختلف، افزايش ۷ ميلياردي جمعيت جهان در سال‌هاي پيش‌روست.
اما اهميت بسته‌بندي از جايي آغاز مي‌شود که بسياري از اين موادغذايي به خاطر حساسيت بالا به عوامل‌محيطي، بلافاصله بعد از توليد بايد در بسته‌بندي‌هاي مخصوص خود قرار بگيرند و انواع موادغذايي غير حساس نيز براي پخش و صادرات به بسته‌بندي معمولي‌تر محتاج هستند. در اين ميان تبليغات برند محصول نيز از اهميت بالايي برخوردار است که تقريبا تمام طيف محصولات حوزه موادغذايي را دربرمي‌گيرد. حفاظت از محصول که مهمترين جنبه موجوديت بسته‌بندي است، در سال‌هاي آينده نيز همچنان اهميت خود را حفظ مي‌کند، به‌گونه‌اي که ميتوان گفت بيشترين درصد از پيشرفت‌هاي تکنولوژيکي که در صنعت بسته‌بندي اتفاق مي‌افتد، در راستاي بهتر حفظ‌کردن کيفيت و تازگي محصول و جلوگيري از فساد آن است و مابقي آن براي بهتر کردن جذابيت و تنوع بسته‌بندي هاست.
وقتي عمر يک بسته‌بندي افزايش ميابد، يعني مقدار زماني که محصول مي‌تواند در قفسه فروشگاه و يا انبار نگهداري شود بيشتر است، و همين باعث کاهش دور ريخت موادغذايي و به تبع آن کاهش هزينه‌ها مي‌شود. کاغذ، مقوا و پلاستيک، عمده‌ترين مواد مصرفي بسته‌بندي‌هاي امروزي را تشکيل مي‌دهند که جدا از اينکه هزينه‌هاي هنگفتي را به توليد‌کننده و به تبع آن مصرف‌کننده متحمل مي‌کنند، پروسه بازيافت سخت و هزينه‌بري هم دارند که براي محيط‌زيست نيز بسيار مضر است. در ايجاد راه‌حلي براي همه اين مشکلات، نوآوري‌اي به‌نام “بسته‌بندي هوشمند” به‌وجود آمد؛ بسته‌بندي هوشمند درواقع مجموعه‌اي از متدهاي نوين است که براي طيف محصولات حساس مثل انواع خوراکي‌هاي فاسدشدني، نوشيدني‌ها و بعضي محصولات خانگي، تا محصولات بسيار حساس مثل محصولات کشاورزي و دارو به وجود آمده. کاربرد بسته‌بندي هوشمند، تنها نگهداري محصول از فساد نيست، بلکه ديگر جنبه‌هاي يک بسته‌بندي خوب مانند استقامت و استحکام، پايداري و عوامل مربوط به‌ظاهر آن از جمله رنگ، ظرف بسته‌بندي و ديگر جلوه‌هاي زيبايي شناسي آن را هم تا حد بسيار زيادي بهبود مي‌دهد. ويژگي‌هايي مثل واکنش سريع به تغيير کيفيت محصول داخل آن مثل رنگ، بو و مزه، واکنش به غير مجاز بودن محصول و حتي امنيت در مقابل سرقت، از ديگر ويژگي‌هاي حرفه‌اي بسته‌بندي‌هاي هوشمند است.
کهکشان بسته‌بندي هوشمند، به‌سرعت مراحل تحقيق و توسعه را از سر مي‌گذراند و هرروز با جنبه‌هاي جالب‌تر و کاربردي‌تري وارد بازار صنعت بسته‌بندي مي‌شود. مهمترين عهدي که بسته‌بندي هوشمند با محصول مي‌بندد، حفاظت حرفه‌اي از کيفيت محصول و کاهش چشمگير هدررفت و هزينه‌هاست؛ درواقع اين نوع بسته‌بندي مي‌تواند عمر محصولات را بدون اضافه کردن هيچگونه افزودني و نگهدارنده‌اي به محصول، افزايش دهد؛ به‌عبارت ديگر تمام محصولاتي که با اين تکنولوژي بسته‌بندي مي‌شوند، مي‌توانند تمام نگهدارنده‌هاي شيميايي و مضر را از ساختار خود حذف کنند و همچنان نسبت به محصولاتي که با روش‌هاي سنتي بسته‌بندي شده‌اند، عمر بيشتري داشته باشند. بسته‌بندي‌هاي هوشمند موادغذايي علاوه بر به تأخير انداختن عوامل محيطي مؤثر بر موادغذايي، روشـي پوياتر را براي نگهداري محصول به‌کار مي‌گيرد. به‌عنوان مثال دو مقوله مهم در حفظ کيفيت مـاده غـذايي بسته‌بندي شده، کنترل ميزان رطوبت و اکسيژن است. وجود اکسيژن در ظرف حاوي مـاده غـذايي موجـب رشد ميکروب‌هاي هوازي و کپک‌هاي قارچي مي‌شود. به‌علاوه فعاليت‌هاي اکسيدي درون ظرف باعـث ايجاد طعم و بوي ناخواسته و تغيير در رنگ و خصوصيات تغذيه‌اي ماده‌غذايي مي‌شوند.
بسته‌بندي موادغذايي را به چهار گروه متفاوت تقسيم بندي مي‌کنند: بسته‌بندي منفعل، فعال، اينتليجنت و هوشمند. اهداف بسته‌بندي‌ها نيز در سه گروه اساسي تعريف مي‌شوند: نگهداري، حفاظت و اطلاعات و تبليغات. بسته‌بندي‌هاي نوع منفعل (Passive) همان بسته‌بندي‌هاي سنتي هستند که از قديم وجود داشته اند و با سيستم‌ها و تجهيزات قديمي‌تر ساخته مي‌شوند؛ هنوز هم براي بسياري از محصولات غيرحساس به محيط از اين نوع بسته‌بندي‌ها استفاده مي‌شود. اين نوع بسته‌بندي‌ها نمي‌توانند از موادغذايي و دارويي به شکل مناسب حفاظت کنند و به‌همين خاطر، يکي از بزرگترين دلايل هدررفت و فساد زودهنگام اين محصولات همين نوع بسته‌بندي است. کشورهاي جهان سوم و درحال توسعه، بزرگترين مصرف‌کنـنـدگان اين نـوع بسـتـه‌بندي هستند. بسته‌بندي‌هاي فعال (Active)، به بسته‌بندي‌هاي اطلاق مي‌شود که مي‌توانند به محرک‌هاي محيطي (که مي‌توانند عامل‌هاي ميکروبي يا غيرميکروبي باشند) واکنش نشان دهند و از محصول در مقابل آنها حفاظت کنند. براي فعال‌کردن بسته‌بندي‌هاي موادغذايي، معمولا از گازها و روکش‌هاي اکسيژني در داخل بسته‌بندي استفاده مي‌شود که عمر محصول بسته‌بندي شده را افزايش مي‌دهد. anti-ROS نيز نوع ديگري از مواد هستند که براي فعال‌کردن بسته‌بندي استفاده مي‌شوند.
در فـرايـند سـاخـت بـستـه‌بـنـدي‌هـاي هوشمند(Smart) اما، داستان کمي متفاوت است؛ اين فناوري از فرايندهاي شيميايي، الکتريکي، الکترونيکي و ترکيبات آنها استفاده مي‌کند. مشخصا، بسته‌بندي هوشمند را ميتوان فرايندي قلمداد کرد که ويژگي‌هايي به محصول اضافه مي‌کند که از آن جدايي‌ناپذير است. بسته‌بندي هوشمند به سيستمي اطلاق مي‌شود که قابليت ايجاد، دريافت، ثبت، ترسيم، برقـراري ارتبـاط و به‌کارگيري علم منطق را داشته باشد و نيز به تجهيزاتي هوشمند مي‌گويند که قابليت تصميم گيري، افزايش مدت ماندگاري، امنيت بالا، کيفيت ممتاز، تهيه اطلاعات و نگراني در مورد مشکلات ممکن را دارا باشد. نمونه‌هايي از تکنيک‌هايي که به سيستم بسته‌بندي هوشمند وابسته است شامل شاخص‌هاي دما و زمـان، شاخص اندازه گيري گاز، نوارها و برچسب‌هاي حسگر و فرکانس‌هاي راديـويي بـراي مشـخص کـردن ويژگي‌هاي بصري محصول، مشخص کـردن شرايـط محــصول و شرايــط در معـرض قـراردادن بسته‌بندي با محصول است. مثلا محصولات تازه کشاورزي، که قبل‌تر براي بسته‌بندي آنها از بسته‌بندي‌هاي سنتي استفاده مي‌شد، امروز يکي از زمينه‌هاي کاربردي بسته‌بندي هوشمند محسوب مي‌شود. بسته‌بندي‌هاي اينتليجنت مي‌توانند مصرف کنندگان را از وضعيت محصول خود آگاه کنند؛ مثلا براي نوعي گوشت‌ماهي بسيار حساس، از بسته‌بندي‌هاي اينتليجنتي استفاده مي‌شوند که داراي علامت هشدار هستند، به اين ترتيب که تا زماني که گوشت سالم و تازه است علامت به رنگ سبز ديده مي‌شود، ولي در صورت وجود هرگونه فساد در گوشت، اين علامت به رنگ قرمز درمي‌آيد و مصرف کنندگان را از استفاده از محصول منع مي‌کند. بسته‌بندي هوشمند اما پا را فراتر مي‌گذارد؛ اين نوع فرايند بسته‌بندي با تمهيداتي که در ساختار بسته‌بندي به کار مي‌برد، مي‌تواند بدون نياز به هيچگونه افزودني به محصول، از آن در مقابل هرگونه فساد و خرابي احتمالي جلوگيري کند. به اين ترتيب ميتوان عمر محصول بسته‌بندي شده را تا چندين ماه افزايش داد. بسته‌بندي‌هاي اينتليجنت براي تشخيص علائم فساد مثل مزه، بو و رنگ، از تکنولوژي‌هاي راديويي مثل RFID استفاده مي‌کنند درحالي‌که بسته‌بندي هوشمند به اين قابليت‌ها، امکان جديدتري اضافه مي‌کند که توسط فناوري اينتليجنت حمايت مي‌شود؛ در واقع ميتوان فناوري اينتليجنت را آغاز پروسه نوين‌سازي بسته‌بندي به حساب آورد که فناوري هوشمند، درحال ادامه‌دادن اين راه است.
در زنجيره تامين موادغذايي و دارويي -از زمان برداشت مواد اوليه آنها از زمين‌هاي کشاورزي يا دامداري تا تبديل اين مواد به محصول نهايي – حجم بسيار زيادي از مواد فاسد شده و به هدر مي‌روند که تخمين زده شده که اين هدررفت از توليد تا مصرف، گاهي به ۵۰درصد مي‌رسد. مقدار قابل‌توجهي از اين هدررفت به خاطر عدم بسته‌بندي مناسب مخصوصا در کشورهاي درحال توسعه اتفاق مي‌افتد. حتي گفته مي‌شود که بسياري از کشورهاي فقير آفريقايي، در توليد موادغذايي خود، خودکفا هستند ولي به دليل عدم وجود بسته‌بندي مناسب براي محصولات که به عدم امکان توزيع مناسب مي‌انجامد، اين کشورها به کشورهاي اروپايي و آمريکايي وابسته هستند.
حفظ کيفيت موادغذايي، مهمترين عاملي است که نياز به بسته‌بندي را در اين زمينه ضروري مي‌کند؛ هنوز بسياري از مشتريان نمي‌توانند به کيفيت تازه و اصيل موادغذايي دست بيابند و همچنين بسياري از موادغذايي به‌خاطر حساسيت بالا به محرک‌هاي محيطي، نمي‌توانند به شکل انبوه توليد و توزيع شوند، اين موادغذايي را به ناچار با انواع روش‌هاي حفاظتي مانند انجماد، کنسرواسيون و غيره به دست مشتري مي‌رسانند. در فرايند بسته‌بندي، انبارداري و جايگيري در قفسه فروشگاه‌ها، موادغذايي مدام در معرض ميکروارگانيزم‌هايي قرار مي‌گيرند که سلامتي محصول را به خطر مي‌اندازند. براي جلوگيري از اين اتفاق، در بسته‌بندي‌هاي غيرهوشمند از فرايندهاي ترموديناميکي مانند ايجاد شرايط دمايي مناسب در بسته‌بندي استفاده مي‌شود. براي از بين بردن عوامل ميکروبي، وجود هواي مرطوب و اکسيژنه در داخل بسته‌بندي ضروري است. جنس اين نوع بسته‌بندي‌ها نيز غالبا پلاستيکي است که از پايداري محيط‌زيستي برخوردار نيستند. همچنين براي ايجاد شرايط مناسب براي داخل بسته‌بندي نيز به ناچار از انرژي‌هاي فسيلي استفاده مي‌شود که بازهم آسيب رسان است.
همانطور که گفتيم، سنتي‌ترين هدف بسته‌بندي، حفاظت از محصول در برابر خطرات فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي است. اولين قدم براي تحقق اين امر، وکيوم کردن داخل بسته‌بندي و يا پر کردن آن با هواي ضدميکروبي است که به توليد بسته‌بندي فعال مي‌انجامد. بسته‌بندي محصولاتي مانند چيپس مثال خوبي براي اين نوع
بسته‌بندي است. استفاده از اين نوع بسته‌بندي‌ها که دهه هاست مورد استفاده قرار مي‌گيرد، نه تنها خطر فاسد شدن محصول را به شکل قابل‌توجهي کاهش مي‌دهد، بلکه عمر محصول را هم تا چندين برابر افزايش مي‌دهد. اما امنيت و درجه حفاظت بسته‌بندي‌هاي فعال براي همه محصولات کافي نيست؛ مثلا بسياري از محصولات تازه کشاورزي، دامداري و دريايي براي توزيع و صادرات نيازمند بسته‌بندي‌هايي هستند که نه تنها از کيفيت و تازگي (که از اهميت
فوق العاده‌اي برخوردار است) محصول محافظت کند، بلکه پتانسيل مدت زمان نگهداري در انبار آن را هم تا چند برابر افزايش دهد. همينجاست که پاي بسته‌بندي هوشمند به ميان مي‌آيد؛ اين فناوري قول حفظ کيفيت بالاي محصول، حتي با ماندن با مدت زياد در انبار را به مشتري مي‌دهد. همچنين نياز به ايجاد بسته‌بندي‌هاي پايدارتر و دوست‌دار محيط‌زيست، صاحبان اين صنعت را ملزم کرده است که مواد و بسترهاي مضر قديمي را کنار گذاشته و به‌دنبال موادي باشند که علاوه بر پايداري، با ويژگي مهم بسته‌بندي موادغذايي که به‌خاطر در تماس‌بودن با محصول خوراکي، خود نيازمند تميزي و غيرسمي‌بودن هستند، سازگار باشند. بسته‌بندي هوشمند دراين‌زمينه نيز انتخاب مناسبي است.
اثربخشي و کارايي اين سيستم‌هاي نوين به خاطر استفاده از فيلم‌هايي با لايه‌هاي آنتي باکتريال و محافظ‌هاي طبيعي و شيميايي در داخل بسته‌بندي، بهبود يافته است. در سال‌هاي اخير استفاده از بسته‌بندي‌هاي فعال براي استفاده در صنايع گوشت و مرغ افزايش چشمگيري داشته است. همچنين، استفاده از فيلم‌هاي ضدباکتري طبيعي و قابل خوردن که فناوري جديدتري است، علاقه و توجه توليدکنندگان را بسيار بيشتر از گذشته جذب کرده است. فيلم‌هاي خوردني فيلم‌هايي هستند که در حين اينکه قابل خوردن هستند، از محصول در مقابل تهديدات محيطي نيز محافظت مي‌کنند. اين فيلمها مانع عبور اکسيژن و رطوبت مي‌شوند و محصول را تازه نگه مي‌دارند. همچنين اگر اين فيلمها خورده نشده و دور ريخته شوند، به راحتي و بدون آسيب رساندن، به محيط‌زيست برمي‌گردند.
از ديگر موادي که به تازگي در بسته‌بندي‌هاي هوشمند استفاده مي‌شود، پلي ساکاريدهاي چند سلولي است؛ اين مواد که بهترين بستر براي نگهداري موادغذايي و دارويي فوق‌حساس است، موادي طبيعي و غيرسمي است که قابل برگشت به محيط‌زيست هستند. اين مواد امنيت و سلامت محصول را به شکل ويژه‌اي تامين مي‌کند ولي ازآنجايي‌که ساختار اين مواد پيچيده و گران است، از آنها در موارد بسيار محدود و نه به شکل انبوه استفاده مي‌شود.
فناوري‌هاي جديد توليدات بسته‌بندي و پيشرفت‌هايي که در انتخاب مواد و بسترهاي آن صورت گرفته مانند بسترهاي نانوتکنولوژيک، منجر به ايجاد راه‌هاي اطمينان بخش‌تري براي توليد و توزيع مناسب و کارآمد موادغذايي و دارويي شده است که از جمله آنها ميتوان به کاهش هدررفت موادغذايي، توزيع و صادرات مناسب‌تر و پايداري بيشتر محيط‌زيست اشاره کرد. استفاده از سيستم‌ها و تجهيزات سازگاز با محيط‌زيست که بر روي محصول با نام “ليبل سبز” شناخته مي‌شوند نيز در اثربخشي بيشتر اين صنعت تاثير قابل‌توجهي دارند. بسته‌بندي هوشمند، با حذف تمامي فرايندهاي غيراثربخش در بسته‌بندي و استفاده از بسترهاي کاملا ارگانيک و غيرسمي مانند چيتسوان، فرن، آليگ و… به‌جاي مواد پلاستيکي و مقوايي، قدم‌هاي بزرگي در اين راه برداشته است. ويژگي‌هايي مانند جلوگيري از ورود اکسيژن، خاصيت آنتي ميکروبيال، جلوگيري از گرمايش و سرمايش موادغذايي، جذب رطوبت و نمايش تمام تغييرات محصول از جمله مزيت‌هاي اين فناوري مدرن است.
