جمعه, ۱۹ بهمن, ۱۴۰۳ / 7 February, 2025
معجزه نانوروکش ها در بسته بندی غذایی
برای آشنایی با گوشه‌ای از کاربردهای نانو در مواد بسته‌بندی و خواص و نتایج آنها در بسته‌بندی‌های مختلف، مطلب زیر را که برگرفته از گزارشی است با عنوان <کاربرد نانوروکش‌ها در صنعت بسته‌بندی> می‌خوانید.
با این توضیح که اصل گزارش توسط <شرکت پژوهشگران عصر جدید> تهیه شده است. نام افراد و مراکز پژوهشی درگیر در مطالعات و پژوهش‌های نانو نیز در این گزارش آمده است.
بیشتر پوشش‌هایی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند، اصطلاحا <خاموش> هستند، یعنی تنها قابلیت اعمال خاصیت اولیه خود را دارند، بدون اینکه توانایی سازگاری با محیط و اصلاح خواص در اثر تغییر شرایط محیط را داشته و یا بتوانند عیب‌ها و نقایص بالقوه مانند مشکلات خوردگی را به کاربر اطلاع دهند. پوشش‌هایی مبتنی بر فن‌آوری نانو، امکان دسترسی به قابلیت‌های چندمنظوره را فراهم می‌نمایند؛ بدین معنی که می‌توانند حداقل دو ویژگی همزمان مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی و آب‌گریزی یا ابرآب گریزی (در زوایای تماس ۱۰۰ تا ۱۷۰) را داشته باشند.
محصولات نانوکامپوزیتی عموما به شکل پرکننده‌هایی در شبکه‌های پلیمری همانند پلی پروپیلن، پلی آمیدها، پلی استایرن، پلی متیل متاکریلات،SEBS و پلی آنیلین در صنایع بسته‌بندی به کار می‌روند. پرکننده‌های نانوکامپوزیتی موجود در بازار شامل موارد زیر هستند:
▪ Laporte (Laponite)
▪ Rockwood Specialities Group (Nanofil)
▪ Sud Chemie (Optigel)
▪ Lucentite) Unicoop / CBC-Japan (Somasif;
▪ Kunimine Industries (Sumecton ;Kunipia)
▪ (Suplite) FCC-China
▪ Germany(Pural)Sasol -
نانوکامپوزیت‌ها به دلیل خواص حرارتی، مقاومت و رسانایی بهبود یافته، در حال حاضر برای بسته‌بندی نوشابه‌های غیرالکلی، مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. نانو مواد مقاوم‌کننده مانند نانولوله‌ها، کربن سیاه با ابعاد نانومتری، سیلیکا، کربنات کلسیم، اکسیدها، الیاف کربنی و تالک به عنوان افزودنی در مخلوط‌های پلیمری به کار می‌روند. کامپوزیت‌های ساخته شده مبتنی بر نانومواد رسی به عنوان مقاوم‌های حرارتی و لایه‌های عایق گاز در بسته‌بندی مواد غذایی و نوشیدنی کاربرد دارند. نانوکامپوزیت‌های رسی جالب‌ترین زمینه نوآوری در عرصه کامپوزیت‌ها بوده و احتمالا طی ۱۰ تا ۱۵ سال آینده بیشترین سهم بازار را در اختیار خواهند داشت.
برچسب‌زنی هوشمند و کاربردهای مشابه برای صنایع غذایی و بسته‌بندی میتواند استقبال مشتری، رتبه و کیفیت محصول را افزایش داده و برای فروش آنلاین مفید واقع شود. فن‌آوری نانو همچنین میتواند برای پیاده‌سازی پروتکل‌های رهگیری به منظور ارتقای کیفیت و سلامت صنایع غذایی مورد استفاده قرار گیرد. هم اکنون فن‌آوری نانو در حوزه وسیع و در حال گسترشی از کاربردها به کار گرفته شده است.
پیش‌بینی میشود حجم بازار صنعت چاپ رنگی در سطح جهان بیش از ۳۰۰ میلیارد دلار باشد و به نظر می‌رسد با کنار گذاشتن تکنیک‌های مرسوم چاپ بتوان ارزش این بازار را بالاتر برد. برای تولید عکسهای با کیفیت، لازم است نقاط رنگی دارای اندازه‌های ۵۰ میکرومتر و یکنواختی کمتر از ۲+- درصد باشند. دقت مطلق باید از ۲۰بهتر باشد و این امر وقتی اتفاق می‌افتد که حجم هر قطره جوهر به اندازه ۳ پیکولیتر
(۳*۰۱- ۲۱Lit) و جرم آن ۱۰ نانوگرم باشد، در غیر این صورت شاهد بعضی تصاویر غیرحقیقی خواهیم بود. اکثر چاپگرها از روش‌های الکترونیکی و نرم‌افزاری گوناگونی استفاده می‌کنند و پیچیدگی آنها به قدری زیاد است که به هوشمندترین ابزارهای افشانه‌ای در سطح جهان تبدیل شده‌اند.
امید خیلی زیادی برای تولید مواد بسیار ریز (نه فقط جوهر) برای ترسیم روی سطوح وجود دارد که در صورت عملی شدن منجر به تولید طیف گسترده‌ای از محصولات و ابزارهایی (از باطری‌های خورشیدی گرفته تا قرص‌های دارویی) خواهد شد که تا امروز به ویژه با قیمت‌های مشابه با هیچ روش دیگری قابل حصول نبوده‌اند. با کسب موفقیت در چاپگرهای جوهرافشان روزی فرا خواهدرسید که ابزارهای جوهرافشان همتراز با سایر کاربردها مخصوصا در صنعت الکترونیک قرار خواهند گرفت. با انجام تحقیقات وسیع برای فهم بهتر رازهای شیمیایی و فیزیکی قطره‌های جوهرافشان، در آینده عرصه‌های تحت تاثیر این فن‌آوری، صرفا محدود به تصور دانشمندان و مهندسان خواهد شد.
● کاهش قیمت نانومواد
تمایل به کاهش قیمت نانومواد باعث افزایش اقبال عمومی به کاربردهای فن‌آوری نانو خواهد شد. در حال حاضر تولید نانومواد و نانولوله‌ها کاملا گران است. علاوه بر این، دسترسی به تمام خواص یک نانوماده به آن سادگی که محققان ادعا کرده‌اند، نیست. تاکنون دسترسی به ۶۰ درصد خواص مورد نظر از بهترین نتایج علمی بوده است.
همچنین جوهرهای هوشمند کاربردهای مختلفی در بسته‌بندی پلاستیکی دارند. جوهرهای هوشمند بعد از چاپ و خشک شدن، اطلاعاتی درباره بسته‌بندی و محتوای آن به ما خواهند داد. آنها می‌توانند هم به صورت بیرونی، مثلا برای دادن اطلاعاتی در مورد دمای بستر (جوهرهای ترموکرومیک) و هم به صورت درونی، مثلا برای دادن اطلاعاتی در مورد گاز موجود در بسته‌بندی(MAP) استفاده شوند.
دانشمندان دانشگاه استراد کلاید انگلستان نیز توانسته‌اند جوهر آبی رنگی بسازند که بر پایه حلالی بازگشت‌ناپذیر است. این جوهر چنانچه در معرض نور ماورای بنفش(UV) قرار گیرد، تمام رنگ خود را از دست داده، نسبت به اکسیژن حساس میشود. این جوهر تنها زمانی رنگ اصلی خود را بازمی‌یابد که در معرض اکسیژن قرار گیرد. این پدیده در تصمیم‌گیری به خریداران کمک می‌کند و آنها را متوجه تازه بودن یا نبودن بسته‌بندی مواد غذایی می‌نماید.
این جوهر آشکارساز و بازگشت‌ناپذیر اکسیژن که بر پایه حلال است، از نانوذرات نیمه هادی فوتوکاتالیست، رنگ احیاکننده و محلول در حلال، افزودنی احیاکننده با قدرت متوسط و پلیمر تشکیل شده است.
● روکش‌های انسدادی موانع انتشار
نوشیدنی‌های خاصی همانند ماءالشعیر سال‌های متمادی در بطری‌های پلی اتیلن عرضه نمی‌شدند. نفوذپذیری بالای این مواد نسبت به اکسیژن منجر به کاهش عمر قفسه‌ای این نوشیدنی‌ها می‌شد. سیلیکای لایه‌ای(SiOx) میتواند نفوذ اکسیژن را تا حد زیادی کاهش دهد.
● استحکام کششی/ استحکام ضربه‌ای
افزودن اجزای نانومقیاس به کامپوزیت‌ها استحکام کششی و ضربه‌ای آنها را افزایش می‌دهد. تاکنون بیشترین مقاومت کششی در نانولوله‌های کربنی مشاهده شده است. بنابراین انتظار می‌رود این مواد اهمیت بسیار زیادی در آینده داشته باشند.
● مقاومت در برابر آتش
ثابت شده است که افزودنی‌های نانو همچون نانوذرات می‌توانند به عنوان عوامل ضد آتش در پلیمرها به کار رفته و یا عملکرد عوامل ضد آتش فعلی را بهبود بخشند.
● محافظت در برابر آتش
روکش‌هایی از فیلم‌هایی که مانعی قوی در برابر نفوذ گاز ایجاد کرده، انعطاف‌پذیر و شفاف بوده و در مقابل ترک‌خوردگی مقاوم باشند، اولویت بالایی برای بسته‌بندی‌های پلاستیکی محسوب می‌شوند.
● حفاظت در برابر اشعه ماورای بنفش
یکی از خطرات بالقوه مهم برای ارگانیسم‌ها، مواد آلی و سیستم‌های رنگی، قرار گرفتن در معرض تابش‌های پرانرژی ماورای بنفشA وB است. در نتیجه جاذب‌های ماورای بنفش مبتنی بر ذرات ریز دی‌اکسید تیتانیوم ارایه شده و کارایی خود را نشان داده‌اند. هم خود رنگدانه‌های معدنی و هم روکش آلی، تاییدهای قانونی لازم را دارا بوده و در نتیجه این محصولات می‌توانند بدون هیچ مشکلی در بسته‌بندی‌های مواد غذایی مورد استفاده قرار بگیرند.
● روکش‌های ضد باکتری، ضد کثیفی
برای حل مشکلات روزافزون سلامتی و عمر قفسه‌ای غذا و حفاظت از عناصر حساس مدارهای نمایشگرها، یک روکش انسدادی چندمنظوره روی فیلمهای پلاستیکی مورد نیاز است. برای ایجاد ویژگی‌های سدی (نفوذپذیری پایین‌تر در برابر اکسیژن و آب)، فعالیت ضد میکروبی و ویژگی‌های مکانیکی و اپتیکی بهبودیافته، روکش‌ها باید عملکرد بهتری از خود نشان دهند. می‌توان از تغییر سطحی و یا روکش‌های نانوکامپوزیتی برای ایجاد سطوح نچسبی که می‌توانند ذرات خاص را هدف‌گیری کنند، استفاده کرد. فن‌آوری روکش‌های انسدادی موجود روی فیلمهای پلیمری را می‌توان به طور تقریبی به دو دسته طبقه‌بندی کرد: مبتنی بر فشار اتمسفر، و مبتنی بر خلا.
فن‌آوری‌های اتمسفری شامل اعمال یک رنگ لاکی روی سطح و سپس پخت آن توسط حرارت، اشعه ماورای بنفش یا اشعه الکترونی می‌باشد. روکش‌های مبتنی بر خلاء را می‌توان از آلومینیوم یا (برای بسته‌بندی‌های شفاف) از اکسیدهای فلزی معدنی تولید کرد. روکش‌های پیچیده‌تر به‌طور معمول ترکیبی از این دو نوع روکش هستند.
حدود ۵۰ درصد از بازار بسته‌بندی غذایی پلی پروپیلنی، از روکش‌های پلی‌وینیلیدین کلراید(PVdC) شفاف استفاده می‌کنند. این ترموپلاستیک شفاف و تقریبا بی‌رنگ نفوذپذیری بسیار پایینی در برابر گازها داشته و در نتیجه بو و طعم را خیلی بهتر از نوع قبلی خود(PVC) محافظت می‌کند. با این حال نگرانی‌های زیست‌محیطیPVdC موجب شده است که مواد دیگری همچون ترکیبات چندلایه از رنگ‌های لاکی و روکش‌های اکسید فلزی توسعه یابند؛ اما این فن‌آوری‌ها پیچیده بوده و تولید آنها گران است.
● کاهش ضایعات بسته‌بندی با استفاده از فن‌آوری نانو
شرکت فرانسوی دانون که در زمینه مواد غذایی و نوشیدنی فعالیت می‌کند، در یک پروژه تحقیقاتی که میتواند به تولید پلاستیک‌های محکم‌تر و کاهش ضایعات کمک نماید، مشارکت می‌کند. هدف این پروژه که با همکاری دانشگاهQueen و بلفاست و سرمایه‌گذاری ۵/۲ میلیون یورویی دولت انگلیس آغاز شده است، کاهش استفاده از مواد خام و بهبود عملکرد پلیمرهاست. محققان امیدوارند از طریق فن‌آوری نانو به این کارکردها دست یابند.
هدف اصلی این پروژه تجاری‌سازی نمونه تولید شده و استفاده از آن در صنعت است. در حال حاضر صنعت پلیمر سالانه در حدود ۱۸ میلیارد یورو برای اقتصاد انگلیس درآمد ایجاد می‌کند و نانوکامپوزیت‌ها در سال‌های اخیر رویکرد کاملا جدیدی را در این حوزه ایجاد کرده‌اند.
● چشم‌انداز بازار آینده بسته‌بندی مبتنی بر فن‌آوری نانو
سه سال قبل کمتر از ۴۰ محصول بسته‌بندی مبتنی بر نانو در بازار وجود داشت، ولی این میزان در حال حاضر به بیش از ۴۰۰ محصول افزایش یافته است. طبق این مطالعه در حال حاضر روندهای عمده بازار شامل بهبود کیفیت بسته‌بندی‌ها برای افزایش دوام مواد غذایی، کارکردهای آنتی باکتریال و هوشمند ساختن بسته‌بندی‌هاست. حجم بازار محصولات بسته‌بندی مبتنی بر فن‌آوری نانو از ۱۵۰ میلیون دلار در سال ۲۰۰۲ به ۹۸۰ میلیون دلار در سال ۲۰۰۶ افزایش یافته است. صنعت بسته‌بندی مواد غذایی به طور فزاینده‌ای در حال توسعه بوده و به سمت کارکردهای چندگانه حرکت می‌کند.
نانوحسگرهای استفاده شده در بسته‌بندی، مصرف‌کننده را قادر می‌سازد تا از کیفیت مواد غذایی داخل بسته‌ها آگاه شود. حسگرها، اطلاعاتی درباره وضعیت محتویات داخل بسته‌ها از جمله فاسد شدن آنها در اختیار مصرف‌کننده قرار می‌دهند. کشورهای چین و تایوان بخش قابل توجهی از بازار بسته‌بندی مبتنی بر فن‌آوری نانو را به خود اختصاص داده و رقبای خود را در این عرصه با چالش مواجه کرده‌اند.
● راهکارهای فن‌آوری نانو برای رفع ضایعات بسته‌بندی
متخصصان مواد در دانشگاه شفیلد هالام با همکاری ۳۵ سازمان تحقیقاتی و دانشگاه‌هایی از ۱۳ کشور اروپایی در حال انجام پروژه‌ای موسوم بهSustainpack برای کاهش اثرات زیست‌محیطی ضایعات بسته‌بندی هستند.
این پروژه که در نوع خود یکی از بزرگترین پروژه‌های تحقیقاتی این حوزه به شمار می‌رود، یک برنامه تحقیقاتی چهارساله و با بودجه تقریبی ۳۶ میلیون یورو است که هدف آن توسعه عناصر بسته‌بندی کاملا زیست‌سازگار است. این پروژه به دنبال توسعه بسته‌بندی‌های مبتنی بر الیاف است. برای تحقق این هدف از کاربردها و راهکارهای فن‌آوری نانو و زیست فن‌آوری برای ایجاد ارزش افزوده به مشتریان و مصرف‌کنندگان استفاده میشود.
Sustainpack به دنبال تشویق استفاده گسترده از محصولات بسته‌بندی طبیعی سنتی با تولید عناصر بسته‌بندی کاملا تجزیه‌پذیر و قابل بازیافت با استفاده از پلیمرهای زیستی و کاغذ است. افزایش استفاده از مواد طبیعی برای تولید بسته‌بندی‌های ضد آب منجر به کاهش چشمگیر میزان انرژی مورد نیاز برای تولید بسته‌ها از طریق کاهش تولید بسته‌بندی‌های مبتنی بر محصولات پتروشیمی میشود.
پیش‌بینی میشود که پروژهSustainpack به مواد بسته‌بندی قابل بازیافت مبتنی براستانداردهای صنعت، تا سال ۲۰۱۵ دست یابد.
● دستیابی به کاربردهای جدیدی از فیلمهای پلیمری اوپال
تصور کنید به هنگام تمیز کردن یخچال خود، بتوانید با یک نگاه به بسته‌بندی از تغییر رنگ بسته‌های مواد غذایی فاسد بودنشان را تشخیص دهید، یا اینکه با دست کشیدن روی اسکناس و تغییر رنگ آن به تقلبی بودن آن پی ببرید.
اینها تنها دو مورد از کاربردهای تجاری نویدبخش نوعی فیلم پلاستیکی انعطاف‌پذیر جدید از نوع بلورهای فوتونیکی است که گروهی از دانشمندان انگلیسی و آلمانی موفق به تولید آن شده‌اند و ترکیبی از بهترین خواص نوری طبیعی و مصنوعی را با هم دارند. آنها همانند دیگر اوپال‌های مصنوعی از ساختارهایی خودآرا برخوردار هستند.
● رفع مشکلات بسته‌بندی مواد غذایی
همه ما از مشکلات بسته‌بندی سس‌های گوجه فرنگی و مایونز آگاهی داریم. هنگام استفاده از این مواد غذایی، گاهی اوقات تا ۲۰ درصد محتویات داخل قوطی‌ها و بطری‌ها در داخل آنها باقی می‌ماند. این امر نه تنها برای مصرف‌کنندگان، بلکه برای بازیافت آنها نیز مشکلاتی ایجاد می‌کند. زیرا برای بازیافت آنها ابتدا باید باقیمانده بسته‌بندی‌ها برطرف شوند که این امر پرهزینه و زمان‌بر بوده و آب زیادی مصرف می‌کند.
موسسه فران هوفر آلمان و موسسهIGB در اشتوتگارت به همراه دانشگاه فن‌آوری مونیخ و تعدادی از شرکای صنعتی که به وسیله وزارت آموزش و تحقیقات این کشور حمایت می‌شوند، از طریق یک پروژه مشترک به دنبال حل این معضل هستند. در چارچوب این پروژه، موادی برای استفاده در بسته‌بندی‌ها توسعه خواهند یافت که میزان بازمانده‌های بسته‌بندی‌های مواد غذایی را تا نصف و حتی بیشتر کاهش خواهد داد.
محققان این پروژه از فیلمهای نازک که ضخامت آنها کمتر از ۲۰ نانومتر است، در داخل سطوح بسته‌بندی‌ها استفاده می‌کنند.
در این پوشاننده‌ها از پلاسما استفاده شده و این فرایند از طریق جایگذاری پلاستیک در داخل یک خلا انجام میشود. محققان این موسسه معتقدند از پوشاننده‌های مختلف با ویژگی‌های خاص در سطوح بسته‌بندی‌ها استفاده میشود.
ایران مسعود پزشکیان دولت چهاردهم پزشکیان مجلس شورای اسلامی محمدرضا عارف دولت مجلس کابینه دولت چهاردهم اسماعیل هنیه کابینه پزشکیان محمدجواد ظریف
پیاده روی اربعین تهران عراق پلیس تصادف هواشناسی شهرداری تهران سرقت بازنشستگان قتل آموزش و پرورش دستگیری
ایران خودرو خودرو وام قیمت طلا قیمت دلار قیمت خودرو بانک مرکزی برق بازار خودرو بورس بازار سرمایه قیمت سکه
میراث فرهنگی میدان آزادی سینما رهبر انقلاب بیتا فرهی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی سینمای ایران تلویزیون کتاب تئاتر موسیقی
وزارت علوم تحقیقات و فناوری آزمون
رژیم صهیونیستی غزه روسیه حماس آمریکا فلسطین جنگ غزه اوکراین حزب الله لبنان دونالد ترامپ طوفان الاقصی ترکیه
پرسپولیس فوتبال ذوب آهن لیگ برتر استقلال لیگ برتر ایران المپیک المپیک 2024 پاریس رئال مادرید لیگ برتر فوتبال ایران مهدی تاج باشگاه پرسپولیس
هوش مصنوعی فناوری سامسونگ ایلان ماسک گوگل تلگرام گوشی ستار هاشمی مریخ روزنامه
فشار خون آلزایمر رژیم غذایی مغز دیابت چاقی افسردگی سلامت پوست