30 - 12 - 2023
بازار ۴۶ میلیارد دلاری نانوبستهبندی مواد غذایی تا ۲۰۳۱
براساس پیشبینیها تا سال ۲۰۳۱ اندازه بازار فناوری نانو در حوزه بستهبندی مواد غذایی بالغ بر ۵۰/۴۶ میلیارد دلار خواهد شد و در این میان بستهبندیهای مبتنی بر نانو حسگرهای گازی، بستهبندیهای هوشمند برای پایش ایمنی مواد غذایی و نانو کامپوزیتها دارای کاربردهای فراوانی در صنعت بستهبندی مواد غذایی خواهند بود. بستهبندی آخرین مرحله در فرآوری مواد غذایی است، زیرا تاثیر زیادی بر عمر نگهداری محصول غذایی دارد. هدف اصلی بستهبندی محافظت از مواد غذایی در برابر خطرات محیط خارجی است. بستهبندی اصولی، نهتنها کیفیت محصول غذایی را حفظ میکند، بلکه اطلاعاتی در مورد مواد تشکیلدهنده و کمک به توزیع و بازاریابی محصول به مصرفکننده نهایی ارائه میدهد.
مهمترین نقش بستهبندی حفظ کیفیت غذای بستهبندیشده است، زیرا حفظ کیفیت محصول غذایی مهمترین مساله در کل زنجیره تامین است. در چند سال اخیر روشهای جدیدی همچون بستهبندی با اتمسفر اصلاح شده، پوشش خوراکی، بستهبندی ضدمیکروبی و بستهبندی آنتیاکسیدانی توسعه یافته است که معمولا به دو دسته بستهبندی فعال و غیرفعال تقسیمبندی میشوند. این روشها نقش بسزایی در افزایش عمر انبارداری و حفظ کیفیت انواع محصولات غذایی تازه و فرآوریشده برای رفع نیاز مصرفکنندگان دارند.
بستهبندیهای رایج امروزه میتوانند با محافظت از مواد غذایی، عمر نگهداری محصول غذایی را افزایش دهند. بخشهای مختلف صنعت بستهبندی مواد غذایی را میتوان به صورت زیر در نظر گرفت:
* ظروف نگهداری و فیلمهای بستهبندی
* نانو کامپوزیتهای پلیمری
* جاذبها
نانوکامپوزیتهای پلیمری که در آنها نانوذرات در سراسر یک ماتریس پلیمری پراکنده میشوند، دارای ویژگیهای بهبودیافتهای مانند استحکام بالا، ویژگیهای ممانعت در برابر ورود گازها و پایداری حرارتی هستند. از این مواد میتوان در بستهبندی مواد غذایی برای افزایش ماندگاری و محافظت در برابر آلودگی استفاده کرد. از جمله مهمترین پرکنندههای نانویی (فیلرها) و نانوتقویتکنندهها میتوان به مونتموریلونیت رسی و نانوپلاکتهای کائولینیت و سیلیکات (لایههای دوبعدی با ضخامت یک نانومتر و طول چند میکرون)، نانوذرات سیلیس، نانولولههای کربنی، نانوورقهای گرافنی، اکسید نقره، اکسیدهای مس، نانوبلورهای نشاسته، نانوالیاف سلولزی، کیتوزان و کیتین اشاره کرد.
عملکرد انواع نانوکامپوزیتهای صنعتی در بخش بستهبندی به این شرح است:
حذف اکسیژن
نانوکامپوزیتها را میتوان به عنوان جاذب اکسیژن در بستهبندیها استفاده کرد تا با جلوگیری از اکسیداسیون، ماندگاری محصولات غذایی را افزایش دهد. برای مثال نانوکامپوزیتهای مبتنی بر خاک رس (کلی) در بطریهای پلیاتیلن ترفتالات به حفظ تازگی نوشیدنیهای بستهبندی شده کمک میکند.
سد گاز
نانوکامپوزیتهای پلیمری میتوانند برای بهبود خواص ممانعت در برابر گازها در مواد بستهبندی مانند فیلمها و پوششها استفاده شوند. این موضوع میتواند به جلوگیری از نفوذ گازهایی مانند اکسیژن، نیتروژن و دیاکسیدکربن که منجر به کاهش کیفیت محصولات بستهبندیشده میشوند، کمک کند.
از انواع نانوساختارهای مورد استفاده برای سد گاز میتوان به رس، اکسید فلزات، گرافن و نانولولههای کربنی اشاره کرد. نانوکامپوزیتهای مبتنی بر خاک رس برای بهبود خواص پلیمرهایی مانند پلیاتیلن و پلیپروپیلن استفاده میشوند. ذرات خاک رس به عنوان یک مانع در برابر گازها و بخار آب عمل میکنند و در نتیجه ماندگاری طولانیتری برای محصولات بستهبندیشده دارند.
نانوکامپوزیتهای مبتنی بر اکسید فلزات مانند دیاکسید تیتانیوم و اکسید روی دارای خواص فوتوکاتالیستی هستند که میتوان از آنها برای بهبود خواص ضدمیکروبی مواد بستهبندی استفاده کرد.
این اکسیدهای فلزی را میتوان در ماتریسهای پلیمری برای ایجاد نانو کامپوزیتهایی با خاصیت سد گاز و ضدمیکروبی افزایش داد. نانوکامپوزیتهای مبتنی بر گرافن برای ایجاد لایههای مانع گاز برای بستهبندی مواد غذایی استفاده شدهاند.
نانوکامپوزیتهای مبتنی بر نانولولههای کربنی نیز خواص مکانیکی و الکتریکی بسیار خوبی دارند و برای استفاده در بستهبندی ایدهآل هستند. این نانو کامپوزیتها میتوانند برای ایجاد لایههای مانع گاز و رسانا برای بستهبندی استفاده شوند.
ضدمیکروبی
نانوکامپوزیتها میتوانند دارای خواص ضدمیکروبی باشند و از مواد غذایی بستهبندیشده در برابر فساد ناشی از باکتریها و سایر میکروارگانیسمها محافظت کنند. از انواع نانوساختارهای مورد استفاده برای خاصیت ضدمیکروبی میتوان به نانوذرات نقره، تیتانیا، اکسید روی و کیتوزان اشاره کرد.
نانوذرات نقره دارای خواص ضدمیکروبی قوی هستند که آنها را به گزینهای موثر برای بستهبندی مواد غذایی تبدیل میکند. این نانوذرات با رهایش یون نقره میتوانند باکتریها و قارچها را از بین ببرند.
نانوذرات دیاکسید تیتانیوم یکی دیگر از نانو مواد محبوب مورد استفاده در بستهبندی مواد غذایی است. این ماده با تولید گونههای اکسیژن فعال عمل میکند که میتواند به سلولهای باکتریایی آسیب برساند و از رشد آنها جلوگیری کند.
نانوذرات اکسید روی نیز معمولا در بستهبندی مواد غذایی استفاده میشوند. آنها دارای خواص ضدمیکروبی قوی هستند و میتوانند به جلوگیری از رشد باکتریها و قارچها کمک کنند.
نانوذرات کیتوسان یک پلیمر طبیعی مشتقشده از کیتین است که در پوسته سختپوستان یافت میشود. این نانوذرات دارای خواص ضدمیکروبی قوی هستند و میتوان از آنها در بستهبندی مواد غذایی برای جلوگیری از رشد باکتریها و قارچها بهره برد.
ظروف جدید تولیدشده در یکی از شرکتهای آمریکایی دارای نانوذرات نقره با خاصیت ضدباکتری است. به ادعای این شرکت ظروف تولیدی آنها مواد غذایی را ۳ تا ۴ برابر تازهتر نسبت به حالت معمولی نگه میدارد. این ظروف قادر هستند میوهها، سبزیجات، داروها، نان، پنیر، سوپ، سس و گوشت را در طولانیمدت بدون تغییر رنگ، مزه و خواص غذاییشان نگهداری کنند.
نانوپوششهای محافظ
نانوپوششها را میتوان روی مواد بستهبندی با ضخامت بسیار نازک تنها در حد چند نانومتر یا حتی کمتر اعمال کرد. آنها میتوانند از طیف وسیعی از مواد ازجمله فلزات، اکسیدها و پلیمرها ساخته شوند. این پوششها میتوانند با کاهش نفوذپذیری گازهایی مانند اکسیژن و بخار آب، خواص بازدارنده مواد بستهبندی را بهبود بخشند که میتواند به افزایش ماندگاری محصولات بستهبندیشده کمک کند. از نقطه نظر عملکردی، نانوپوششها نیز مانند نانوکامپوزیتها هستند و عملکردهایی نظیر حذف اکسیژن، ایجاد سد گازی، ایجاد خواص آنتیباکتریال، استحکام مکانیکی و محافظت در برابر اشعه ماورای بنفش را برای محصولات به ارمغان میآورند. در نتیجه از نظر پلتفرمی این بخش با بخش نانوکامپوزیتها مشابهت زیادی دارد. برای مثال پوششهای نانوسلولزی را میتوان روی بستهبندیهای کاغذی یا پلاستیکی اعمال کرد تا یک مانع قوی در برابر گازها و مایعات ایجاد کند. پوششهای اکسید گرافن میتواند روی لایههای مختلف ازجمله پلاستیک و فلز اعمال شود و محافظت عالی در برابر نفوذ آب و گاز ایجاد کند.
پوششهای اکسید فلزی در مقیاس نانو مانند دیاکسید تیتانیوم و اکسید روی را میتوان روی مواد بستهبندی مواد غذایی اعمال کرد تا مانعی در برابر اشعه ماورای بنفش و اکسیژن ایجاد کند. این پوششها دارای خواص ضدمیکروبی هستند که میتواند به افزایش ماندگاری محصولات غذایی کمک کند. علاوه بر این، میتوان از فیلمهای چندلایه فوق نازک نیز استفاده کرد. در این فیلمها از لایههای متناوبی از مواد مختلف استفاده میشود که هر کدام خواص خاص خود را دارند. به عنوان مثال، یک فیلم چندلایه ممکن است از لایههای نایلون، پلیاتیلن و آلومینیوم تشکیل شده باشد که مانع عالی در برابر اکسیژن و رطوبت است.
بستهبندیهای فعال و هوشمند
مواد بستهبندی فعال حاوی عوامل فعالی هستند که میتوانند با محصول بستهبندیشده برای افزایش کیفیت یا ایمنی آن تعامل داشته باشند. از نانوذرات میتوان برای محصور کردن عوامل فعال مانند مواد جاذب اکسیژن یا عوامل ضدمیکروبی، استفاده و به مرور زمان برای حفظ تازگی محصول آزاد کرد.
چارچوبهای آلی فلزی، انواع آلوتروپهای کربن، نانوساختارهای اکسید فلزی، لیزوزوم و کیتوسان و انواع ترکیبات آلی را میتوان به عنوان ماده فعال در بستهبندی مواد غذایی به کار برد.
بستهبندیهای هوشمند از آنجایی که غذاها محصولات ظریفی هستند، هوشیاری مداوم در طول چرخه زندگی آنها ضروری است. کیفیت غذا میتواند از نظر میکروبیولوژیکی یا هر پدیده فیزیکی در طول زنجیره تولید تا مصرف تغییر کند. از این رو باید سیستمی وجود داشته باشد که بتواند از نزدیک محصولات غذایی را از مزرعه تا فرآوری و سپس تا رسیدن به مصرفکنندگان نهایی کنترل کند. علاوه بر این مصرفکنندگان باید بتوانند به اطلاعات دقیقی از مراحل بستهبندی و نگهداری مواد غذایی دسترسی پیدا کنند. این شرایط نیاز به یک رویکرد سیستماتیک دارد که بتواند توانایی بررسی محصولات غذایی را قبل از فرآوری، در طول فرآوری و پس از فرآوری داشته باشد. برای این منظور میتوان از بستهبندی هوشمند برای بررسی کیفیت محصولات غذایی در طول زنجیره تامین و ارائه اطلاعات لازم به مصرفکننده نهایی استفاده کرد.
بستهبندیهای هوشمند حاوی نانوحسگرهایی هستند که میتوان آنها را در مواد بستهبندی ادغام کرد تا تغییرات دما، رطوبت یا ترکیب گاز را تشخیص دهد. این حسگرها میتوانند اطلاعات لحظهای در مورد وضعیت محصول بستهبندیشده را ارائه دهند و به اطمینان از ایمنی و کیفیت آن کمک کنند. از انواع حسگرهای مورد استفاده در صنعت بستهبندی مواد غذایی میتوان به حسگرهای گاز، زیستی، دما، زمان، PH و رطوبت اشاره کرد که جزئیات بیشتری از آنها در ادامه معرفی شده است.
حسگرهای گاز
از نانوحسگرها میتوان برای تشخیص و نظارت بر گازهای منتشرشده توسط محصولات غذایی مانند گاز اتیلن آزادشده توسط میوهها در هنگام رسیدن یا فساد استفاده کرد. این حسگرها میتوانند اطلاعاتی را در زمان واقعی در مورد تازگی و کیفیت غذای بستهبندیشده ارائه دهند.
حسگرهای زیستی
این حسگرها میتوانند شاخصهای بیولوژیکی خاصی مانند پاتوژنها، آلرژنها یا سمومی که ممکن است غذا را آلوده کند، شناسایی کنند. آنها میتوانند در تضمین ایمنی مواد غذایی و ارائه علائم هشداردهنده اولیه مشکلات احتمالی کمک کنند.
بازار
اندازه بازار جهانی فناوری نانو برای بستهبندی مواد غذایی ۳۲/۱۸ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۲ است و پیشبینی میشود که تا سال ۲۰۳۱ با ۱۲/۱۱ درصد رشد ترکیبی سالانه در دوره پیشبینی برای ۲۰۳۱ – ۲۰۲۳ به ۵۰/۴۶ میلیارد دلار برسد. ارزش سرمایه بازار بستهبندیهای هوشمند نیز به ۲۹۴۵ میلیارد دلار با شاخص رشد ۲/۶ درصد از سال ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۸ خواهد رسید.
لطفاً براي ارسال دیدگاه، ابتدا وارد حساب كاربري خود بشويد