بسته بندی های هوشمند و کاربرد آنها برای گوشت

در کشورهای پیشرفته صنعتی،شرکت های بزرگ تولید کننده مواد غذایی،سرمایه گذاری های هنگفتی را در زمینه استفاده از تکنولوژی های نوین بسته بندی انجام می دهند و این اعتقاد وجود دارد که اگر بسته بندی از جهات مختلف مناسب باشد و بتواند رضایت وخواست مصرف کنندگان را تامین نماید،موجب فروش بیشتر محصول و بازگشت سریع سرمایه به همراه سود مناسب خواهد داشت،بسته بندی های هوشمند از تکنولوژی های نوین بسته بندی هستند که در سال های اخیر،گرایش روزافزون به آنها از جنبه های تحقیقاتی و کاربردی برای مواد غذایی مختلف از جمله گوشت و فرآورده های گوشتی را شاهد بوده ایم.سیستم های بسته بندی های هوشمند،سیستم های هستند که می توانند درک کننده،نشانگر و هشدار دهنده تغییرات کیفی محصول (غذا) طی نگهداری و انبارداری باشند.حسگرها مثلا حسگرهای اکسیژن شناساگرها(مثلا شناساگرهای بی عیب بودن بسته، شناساگرهای زمان_دما(TTI)و سیستم های تشخیص با فرکانس رادیویی(RFID)از جمله ابزارهای مورد استفاده در بسته بندی های هوشمند به حساب می آیند که قابلیت استفاده برای بسته بندی گوشت و فرآورده های گوشتی را دارد.

گرچه در مفهوم بسته بندی های هوشمند،تفاوت وجود دارد.منظور از بسته بندی فعال، بسته بندی هایی است که در طول زمان نگهداری محصول،فعال بوده و با توجه به وضعیت محصول،با ایجاد تغییرات و با وارد کردن یا حذف موادی از فضای بسته،موجب حفظ یا بهبود کیفیت و یا افزایش عمر ماندگاری محصول(مثلا فراورده های گوشتی) می شوند،در حالی که بسته بندی های هوشمند این توانایی را دارند که موثر بودن و بی عیب بودن سیستم های بسته بندی های فعال را کنترل کرده ودر مورد آن اطلاع رسانی کنند.این بسته بندی ها شرایط و وضعیت غذای بسته بندی شده را بررسی کرده و اطلاعاتی را در مورد کیفیت غذایی بسته بندی شده در ضمن انبارداری و توزیع و فروش در دسترس قرار می دهند.

حسگرها(Sensors)

از عمده ترین ابزارهای مطرح در بسته بندی های هوشمند،حسگرها و نشانگر (Indictors) می باشد.منظور از حسگر،وسیله ای است که توان تشخیص،اندازه گیری انرژی یا ماده هی خاص را دارد.این تشخیص یا اندازه گیری به صورت یک علامت از طرف وسیله حسگر بروز می کند.نمونه هایی از کاربردها وعملکرد بسته های هوشمند وابزارهای مورد استفاده در آنها کاربرد تکنولوژی های بسته بندی تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP)برای گوشت و محصولات گوشتی در حال توسعه است.در این تکنولوژی، هوای اطراف محصول گوشتی درون بسته،با یک مخلوط گازی مناسب جایگزین میشود که سبب افزایش عمر نگهداری و بهبود کیفیت محصول می شود.برای مثال کاربرد مخلوط گازهای کربن دی اکسید و اکسیژن در سرفضای بسته محتوی گوشت قرمز تازه مطرح می باشد.وقتی از بسته بندی تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) استفاده می شود، وجود یک سیستم تکمیل کننده هوشمند یا حسگری که قادر باشد که ضعیت گازهای موجود در سرفضای بسته را حس کرده و نشان دهد بسیار مفید خواهد بود. بسیاری از حس گرها شامل دو بخش عملیاتی اصلی هستند،یعنی یک گیرنده و یک مبدل انرژی.در بخش گیرنده،اطلاعات فیزیکی یا شیمیایی که از طرف غذا منتشر می شده و به انرژی تبدیل می گردد وسپس مبدل،انرژی دریافتی را به یک سیگنال یا علامت مناسب که قابل تجزیه و تحلیل است، تبدیل می کند.حس گرهای مورد استفاده در بسته بندی های مواد غذایی،باید توانایی تشخیص خصوصیاتی مانند تازگی یا کهنگی محصول،وقوع فساد میکروبی،تند شدن یا ترشیدگی اکسیداسیونی چربی ها و نیز فساد حاصل از اکسیژن یا افزایش دما را داشته باشند.

حس گرهای گاز

تعیین نوع ومیزان گازهای موجود در در سرفضای بسته،حسگرها ونشاساگرها می تواند از وظایف این ابزارها باشد،بر همین اساس بسته بندی های هوشمند مجهز به حس گر گاز طراحی شده اند.

انواع حس گرهای گازی

حس گرهای شیمیایی بصری از جمله این حس گرهای گاز هستند که قادرند که با حس کردن گازهای حاصل از فساد میکروبی مانند گاز هیدروژن سولفید یا کربن دی اکسید یا آمین های فرار در فضای بسته های محتوی محصولات گوشتی،شروع فساد آن محصولات را درک کرده و به صورت علامت هایی نشان داده یا هشدار دهند.در حس گرهای شیمیایی بصری به عنوان مثال می توان همراه با حس گرها از شناساگرهای حساس به pH که بر اساس سیستم فلورسنس عمل می کنند،استفاده کرد. از انواع دیگر حس گرهای گاز،حس گرهای اکسیژن بر پایه فلورسنس می باشد که در سنجش گازهای موجود در فضای بسته بندی محتوی محصولات گوشتی استفاده شده اند.برای تولید این نوع حس گرها، شناساگرهای رنگی چربی دوست به همراه یک بستر پلیمری در حلال آلی وارد می شود و مخلوط حاصل ، در یک پوشش پلی استر مستقرمیشود.برخی ازاین حس گرها درمحدوده فشار اکسیژن بین صفرتا 100Kpa عمل میکنند ومیزان حساسیت تشخیصی یادقت درآنهابین 0.01تا0.1 Kpa است.

دامنه ی دمایی فعالیت حس گرهای مذکور نیز حدود 20- 30+ درجه ی سانتی گرادمی باشد.باتوجه به استفاده ازموادرنگی ، پلی مرها ، حلال ها وموادافزودنی درساختاراین حس گرها واحتمال انتقال آنهابه غذا ، بادمحدوده های سمیت ، پایداری وایمنی آنها درنظرگرفته شودتا ازخطرات احتمالی برای سلامتی غذا ومصرف کنندگان ممانعت به عمل آید.دریک کارتحقیقی ، نوعی ازحسگرهای اکسیژن برای کنترل کیفی گوشت خام وگوشت پخته و برشهای نوعی کالباس دربسته های تحت خلا و بسته های تحت اتمسفرتغییریافته(MAP)مورد استفاده قرارگرفت.در این تحقیق تغییرات میزان اکسیژن درون بسته درطول زمان نگهداری محصولات مذکور ، به وسیله ی حس گرهای مخصوص ،موردمطالعه قرارگرفت.

درتحقیق دیگری بااستفاده از حس گرهای اکسیژن ، اثرغلظت کم اکسیژن باقی مانده دربسته های محتوی محصولات گوشتی براکسیداسیون چربی ها بررسی شد.این تحقیق برروی بسته بندی های تحت اتمسفرتغییریافته(MAP)وبسته بندی های تحت خلا انجام شد.محصولات گوشتی موردبررسی شامل مرغ پخته شده ، گوشت گاوخام و پخته شده بودند.نتایج نشان داد که حس گرهای مذکورقادربه اندازه گیری غلظتهای اندک اکسیژن باقی مانده در بسته هاهستند.اطلاعات بدست آمده ازغلظت اکسیژن باقی مانده دربسته هامیتوانددرپیش بینی کیفیت وزمان ماندگاری محصولات گوشتی درابعادتجاری استفاده شود.

ب)حس گرهای زیستی

حس گرهای زیستی ازدیگرابزاری هستندکه استفاده ازآنها دربسته بندی های هوشمند محصولات گوشتی مطرح است.این نوع حسگرها میتوانند ، اطلاعات مربوط به واکنشها وفعالیتهای زیستی رادر محصولات بسته بندی شده ،تشخیص داده ثبت کرده وانتقال دهند.این ابزارهاشامل دوقسمت هستند ، یک گیرنده زیستی که اطلاعات زیستی راگرغته دآنها راتحلیل میکند وقسمت دیگریک مبدل انرژی است که علامتهای زیستی رابه پسخهای الکتریکی وقابل اندازه گیری کمی تبدیل می سازد.

موادآلی مانند آنزیم ها ، آنتی ژنها ، میکروبها ، هورمون هاو اسیدهای نوکلوییک میتوانندبه عنوان گیرنده زیستی استفاده شوند.حس گرهای زیستی ، توان تشخیص میکروارگانیسمهای بیماری زا وتعیین سلامت یاعدم سلامت غذا را دارند ، لذا میتوانند دربسته بندی موادغذایی درآینده ازجایگاه مناسبی برخوردارشوند.

نوعی ازحسگرهای زیستی توسط یک شرکت کانادایی طراحی شده وکاربردآن ابعادتجاری پیداکرده است.حسگرمذکورشامل یک سیستم تشخیص بصری است ودرآن یک بسته پلاستیکی پلی اتیلن وجود داردکه آنتی بادها باآن همراه هستند ، لذاقادربه تشخیص فعالیت میکروارگانیسمهایی مانندمواردزیر دربسته بندی های محتوی موادغذایی است.

Salmonella sp –Campylobacter sp –E.coli 0517 – Listeria sp

نوع دیگری از حس گرهای زیستی که دارای کاربردصنعتی وتجاری است،توسط یک شرکت آمریکایی به گونه ای طراحی شده کهدرصورت وجودآلودگی میکروبی درمحصول بسته بندی شده ،بارکدروی بسته بندی،حالت غیرقابل خواندن پیدا میکند.

شناساگرها (Indicators)

یک شناساگرمیتواندبه عنوان ابزاری تعریف شودکه حضوریاعدم حضورمواد یامیزان واکنش بین دویاتعدادبیشتری ماده راازطریق یک تغییرویژگی ،به خصوص تغییردررنگ،به نمایش درآورد.برخلاف حسگرها،شناساگرهاشامل اجزای گیرنده ومبدل نیستند،بلکه اطلاعات راازطریق تغییری قابل مشاهده به صورت مستقبم انتقال می دهند.

الف)شناساگرهای بی عیب بودن بسته بندی

نوعی ازشناساگرها که به منظورمشخص ساختن خرابی یابی عیب بودن بسته بندی ها واغلب به عنوان بخشی ازبسته بندی ها تحت اتمسفرتغییریافته(MAP)به کارمیروند،اطلاعات کیفی ونیمه کیفی مربوط به بسته بندی رابه صورت تغییرات رنگ قابل مشاهده وقابل سنجش ویا ازطریق مقایسه با استانداردها نشان میدهند بروزنشت وروزنه درقسمت درزبندی شده بسته ها،ازمتداولترین آسیبهای وارده به بسته های حاوی محصولات گوشتی است که شناساگرهای مذکور میتوانند آنرا توضیح دهند.

اغلب شناساگرهای که خرابی بسته وبسته وبروز نشت دربسته راتشخیص میدهند،در واقع شناساگرهایی هستندکه حضور و ورود اکسیژن به بسته راکه از طریق نشت صورت میگیرد،به طورقابل مشاهده ای به نمایش میگذارند،این شناساگرهادربسته بندی های تحت اتمسفرتغییریافته(MAP)که برای محصولات گوشتی به کارمیروند،به استثتای بسته بندی های تحت اتمسفر تغییر یافته ای که برای گوشت قرمزتازه استفاده میشود ودرآن به منظور ایجادرنگ قرمزمطلوب،میزان اکسیژن درون بسته راتا حدبالا درنظرمیگیرند قابل استفاده هستند.درسایر بسته بندی های ازاین نوع،معمولا افزایش مقداراکسیژن درون بسته بندی میتواند حاکی ازبروز خرابی ونشت دردیواره یا محل درزبندی بسته باشد.درواقع ازطریق روزنه به وجود آمده،اکسیژن به درون بسته راه یافته است لذا شناساگرهای بصری اکسیژن دراین مورد به کارمیرود.این شناساگرها،به ویژه برای بسته بندی های مواد غذاییهایی که میزان اکسیژن درون بسته درحد بسیارکم(حدودصفرتا2درصد)تنظیم می شود،مناسب است.جزء اصلی بسیاری ازشناساگرهای مذکوراز رنگهای ریداکس تشکیل شده است.

ب)شناساگرهای تازگی محصول

شناساگرهای دیگری هستند که قادرند درمورد بروزتغییرات کیفی در محصول که حاصل از رشد میکروبی یا تغییرات شیمیایی است ،اطلاعات مستقیمی را ارائه دهند.اطلاعات مربوط به کیفیت محصول ازجنبه رشد میکروبی میتواند از طریق واکنش بین شناساگرهای تازگی قرارداده شده درون بسته با متابولیتهای حاصل از رشد وفعالیت میکروبی دریافت شود.درضمن نگهداری محصولات گوشتی ،درغلظت برخی ازاسیدهای آلی مانند ان-بوتیرات،ال-لاکتیک اسید،دی-لاکتات واستیک اسید ،میتواند تغییراتی پدید آید.مواد مذکوربه عنوان متابولیتهای میکروبی بوده و دراثرسوخت وساز درمیکروبها وضمن رشدوفعالیت آنها پدیدمی آیند.این مواد،تاثیرگذاربرشناساگرهای تازگی آن محصولات هستند.ازطرف دیگر،شناساگرهای تغییرات pHکه دراثر تغییر pHدچار تغییررنگ میشوند،نیزمیتوانند به عنوان شناساگرهای متابولیتهای میکروبی به کاربرده شوند.درواقع متابولیتهای میکروبی مذکور سبب تغییرpHمحصولات گوشتی شده واین تغییر توسط شناساگرها ،نشان داده میشود.گذشته از اسیدهای آلی،ترکیباتی مانند اتانول نیزمیتوانندبه عنوان متابولیت حاصل ازفعالیت برخی میکروبها باشند.برهمین اساس دریک پژوهش،افزایش غلظت اتانول درمرغ عمل آوری شده وبسته بندی شده دربسته های تحت اتمسفرتغییریافته(MAP)،به عنوان شاخصی ازفعالیتهای میکروبی درضمن نگهداری محصول درنظر گرفته شد.

آمین های حاصل از فعالیت برخی از میکروارگانیسم ها،برای مثال آمین های هیتسامین پوترسین تیر آمین و کاداورین نیز از جمله متابولیت های میکروبی هستند که می توانن توسط شناساگرهای بروز فساد و تجربه در فرآورده های گوشتی تشخیص داده شوند.

در سال 1999یک شرکت آمیکایی نوعی از برچسب های شناساگرهای تازگی محصول (fresh tag) را که عمل شناسایی بر پایه تغییر رنگ انجام می داد،طراحی و در ابعاد تجاری عرضه نمود.این شناساگرها تحت تاثیر آمین های فرار تغییر رنگ می دهند.آمین های فرار،به ویژه در ضمن نگهداری ماهی و محصولات دریایی در اثر تجزیه و فساد محصولات مذکور،حاصل می شوند.

گاز هیدروژن سولفید،که غالبا از شکسته شدن اسید آمینه سیستئین به وجود می آید،می تواند به عنوان متابولیت میکروبی حاصل از فعالیت باکتریایی در ضمن فاسد شدن گوشت مرغ وگوشت قرمز مطرح باشد. هیدروژن سولفید در اثر اتصال و ایجاد باند با میوگلوبین موجود در گوشت،رنگیزه سبز رنگی به نام سولف میوسین را پدید می آورد.ایجاد این رنگیزه به عنوان اساس ساخت نوعی شناساگر تازگی محصول گوشتی مطرح شد.برای ساختن شناساگر مذکور از میوگلوبین تثبیت شده در آگار استفاده شد.

ج)شناساگرهای زمان_دما یا شناساگرهای مشخص کننده دمای محصول در طول زمان(TTI)

شناساگرهای زمان_دما یا شناساگرهای تکمیل کننده ابزاری هستند که تغییرات دمایی غذای بسته بندی شده را در طول زمان نگهداری نشان می دهند و به عبارت دیگر قادرند که تمام یا بخشی از سابقه دمایی مرتبط با یک نحصول را بازتاب دهند.

عملکرد شناساگرهای زمان_دما بر پایه تغییرمکانیکی یا شیمیایی یا الکترو شیمیایی یا آنزیمی و یا میکروبیولوژیکی استوار است که معمولا به صورت پاسخی قابل مشاهده در قالب یک تغییرمکانیکی یا ظهور یک رنگ یا حرکت رنگ بیان می شود.به عبارت دیگر این شناساگرها مشخص می سازد که آیا محصول از زمان تولید و در طی انبارداری و توزیع و در فروشگاهای خرده فروشی و حتی پس از

خرید توسط مصرف کننده نهایی،در معرض دماهایی قرار گرفته است که از جنبه کیفیت،سلامتی و ایمنی در غذا تغییر به وجود آورده باشد.

شناساگرهای زمان_دما(TTI) غالبا به صورت برچسب های کوچک بر روی بسته بندی قرار می گیرد.کاربرد این نوع شناساگرها،به ویژه در مورد فراورده های گوشتی و مرغ که از زمان تولید تا زمان مصرف باید به منظور ایمنی کیفی و میکروبی در دمای سرد(غیر منجمد)نگهداری شوند،اهمیت زیادتری دارد.

تحقیقات نشان داده است که شناساگرهای زمان_دما(TTIs) قادرند که در محصولاتی مانند قطعات مرغ پخته که در بسته بندی های تحت اتمسفرتغییریافته(MAP) قرار داده شده اند،اهداف زیر را تامین کنند:

_دمای بهینه نگهداری محصول را مشخص سازند

_چنانچه محصول در معرض دماهای بالا قرار گیرد،آن را هشدار دهند

_زمان افزایش دمای نگهداری محصول از دمای بحرانی را نشان دهند

_هم چنین رابطه مناسبی بین تغییرات رنگ در شناساگرهای زمان_دماو شمارش باکتری های هوازی و میزان تغییر بو در قطعات مرغ بسته بندی شده وجود دارد.

سیستم های تشخیص با فرکانس رادیویی یکی از تکنولوژی های بسیار متنوع تشخیص دادن یا تعیین هویت به صورت اتوماتیک(خودکار)است که سیستم های بارکد نیز این از تکنولوژی ها است. سیستم های تشخیص با فرکانس رادیویی،قادرند که در زنجیره تولید،انبارداری و توزیع وخرده فروشی فرآورده های گوشتی مزایای فراوانی داشته باشند. مزایایی که به عنوان نمونه شامل:امکان ردیابی محصول،مشخص ساختن موجودی انبار،کاهش هزینه های نگهداری،امنیت و ارتقای کیفیت و سلامتی محصول و ممانعت از پس آوردن محصول می باشد.

چنان چه نگاهی ساده و پایه ای برای شناخت مکانیزم این سیستم داشته باشیم،می توان گفت که یک برچسب تشخیص با فرکانس رادیویی که در بسته بندی به کار می رود شامل یک گیرنده-فرستنده کوچک و یک آنتن می باشد. برچسب مذکور به علامت های دریافت شده از طریق آنتن خواننده اطلاعات،پاسخ داده و عدد مربوط به آن اطلاعات را به آنتن برگشت می دهد.برچسب های تشخیص با فرکانس رادیویی می توانند اطلاعات بسیار ساده مورد استفاده برای ردیابی محصول(مثلا اعداد مربوط به تشخیص یا تعیین هویت محصول)را نگه دارند ودر عین حال توانایی دارند که اطلاعات بسیار پیچیده تر،مثلا با ظرفیت ذخیره سازی بیش از یک مگابایت را در مورد خصوصیاتی مانند دما،رطوبت نسبی، اطلاعات تغذیه ای،دستودالعمل پخت یا آماده سازی غذا و سایر اطلاعات را منتقل کنند،لذا در مقایسه با بارکد های معمولی،دارای کارایی و توانایی هایی بسیار بالاتری هستند.

برچسب مذکور دو نوع است،برچسب فعال که قدرت خود را از باطری می گیرد و محدوده عملکرد آن تا 50متر می رسد و برچسب منفعل که محدوده عملکرد آن کمتر بوده(حدود 50متر) و قدرت خود را از دستگاه برچسب خوان می گیرد.

فرکانس های معمولی و مورد استفاده در سیستم های تشخیص با فرکانس رادیویی(RFID)از مقادیر حدود kHz125 تا فرکانس های بالا در حد850_900 kHz و فرکانس های میکروویو حدود 45.2GHz گسترش دارد.

برچسب های تشخیص با فرکانس رادیویی(RFID) برای استفاده در بسته های محتوی محصولات گوشتی بسیار مناسب هستند،البته هنوز کاربرد آنها در بسته بندی گوشت و محصولات گوشتی محدود است،اما با توجه به قابلیت های این تکنولوژی استفاده بیشتر ار آن ها در آینده قابل پیش بینی است.

خلاصه ی مبحث

بسته بندی با استفاده از گیاهان دارویی

طی تحقیقات اخیر محققین از گیاهانی مانند نعناع به منظور تهیه نایلون جهت بسته بندی محصولات گوشتی استفاده کرده اند هدف از بهتر اینبسته بندی ها به منظور تامین ماندگاری بلند مدت محصولات بدون استفاده از مواد نگهداری شیمیایی است گیاه نعناع به دلیل داشتن اسانس حاوی ترکیبات آنتی باکتریان مانند فنل ها مانع از رشد میکرواگانیسمها در محصولات گوشتی می شود.

یکی از تکنولوژی های نوین در صنعت گوشت:

افزایش میزان رشد و بهبود کیفیت گوشت ماهی است.

که یکی از این راه ها عقیم سازی آن است.همزمان با افزایش سن ماهی دستگاه تناسلی آن (بیضه و تخمدان)نیز شروع به رشد می کنند و بعد از گذشت مدتی بخش فراوانی از انرژی غذای مصرفی ماهی،صرف تولید مثل می شود و لذا میزان رشد بدن کاهش می یابد و ضریب تبدیل غذا (FCR) بالا میرود،یعنی به ازای مصرف مقدار مشخص غذا،افزایش رشد چندانی در مقایسه با قبل از پدیده بلوغ مشاهده نمی شود.

علاوه بر این هم زمان با پدیده بلوغ در ماهی،کیفیت گوشت آن کاهش می یابد چرا که میزان پروتئین و چربی در گوشت کاهش یافته و جای آن را آب پر می کند این چربی و پروتئین صرف تولید تخمک و اسپرم می شود و به همین خاطر گوشت ماهی حالت تردی و کیفیت خود را از دست می دهد.

همچنین با شروع بلوغ جنسی مقاومت ماهیان در برابر انواع بیماری ها و باکتریایی و عفونی کاهش می یابد و به خاطر تغییراتی که در بافت پوست و پوشش دستگاه گوارش ماهی پدید می آید آمادگی ابتلا به بیماری در ماهی افزایش می یابد بعلاوه به هنگام بلوغ تغییرات شکلی در ماهی پدید می آید که از بازار پسندی آن می کاهد به عنوان مثال در ماهی قزل آلای رنگین کمانی رنگ بدن تیره و فک ماهی نر انحنا می یابد.

لازم به ذکر است این تغییرات ناشی از بلوغ در جنس نر شدید تر است بر اساس همین دلایل امروزه در آبزی پروری صنعتی سعی بر این است که به نوعی جلو پدیده بلوغ گرفته شود ئ یا حتی الامکان به تاخیر انداخته شود که مهمترین روش این کار عقیم کردن ماهی است.

بسته بندی های هوشمند و کاربرد آنها برای گوشت

مطالب مشابه :

بسته بندی موادغذایی

مقاله راجع به بسته بندی مواد غذایی

نوآوریها در بسته بندی مواد غذایی

بسته بندی مواد غذایی

اسپتیک فناوری نوین در بسته بندی مواد غذایی

بسته بندی های هوشمند و کاربرد آنها برای گوشت

راهنمای متقاضیان طرح های تولیدی و بسته بندی مواد غذایی آشامیدنی آرایشی و بهداشتی

علمی (تکنولوژی بسته بندی مواد غذایی )

بسته بندی 1