سیر تکاملی بسته بندی مواد غذایی

سیر تکاملی بسته بندی مواد غذایی  (دکتر سارا جعفریان  هیئت علمی دانشگاه آزاد واحد سواد کوه )

 تاریخ نشان داده است که در ابتدای تمدن بشری نیازی به بسته بندی مواد غذایی نبود بلکه مردم برای به دست آوردن غذا از محلی به محل دیگر می رفتند تا زمانی که پناهگاه های دایمی برای خود پیدا کردند. در چنین شرایطی ناچار بودند غذا را از محل های مختلف جمع آوری کنند و به محل سکونت خود بیاورند. این نیاز باعث شد که اولین انواع بسته بندی نظیر کدو های خشک شده، صدف ها، برگها، پوست حیوانات و دیگر مواد طبیعی مورد استفاده قرار بگیرند.

n      امروزه بسته بندی مواد غذایی به صورت علمی و با تکنیک های خاص خود انجام می گیرد و جزو صنایع پیشرفته محسوب می شود.

n      روش های مختلف بسته بندی به همراه روش های نوین نگهداری مواد غذایی نقش موثر و کارآمدی در صنایع غذایی ایفا می کنند که با بسته بندی علمی و کارآمد ،  فعالیت باکتری ها و عوامل فساد مواد غذایی را به حداقل می رساند. در این روش ها علاوه بر جلوگیری از ضربات مکانیکی و ورود میکروارگانیسم ها به دلیل نفوذ ناپذیری از واکنش های شیمیایی غذا با هوا یا اکسیژن ، گاز کربنیک و بخار آب نیز جلوگیری می کند و مزیت دیگر آنها این که حمل و نقل و عرضه مواد غذایی را آسان نموده و از این جهت نقش اقتصادی مهمی را بازی می کند.

n      توسعه بسته بندی سبب مستقل شدن این صنعت از مجموعه صنایع دیگر شده و رقابت و نیاز سبب گردید که صنایع بسته بندی سهمی قابل توجه از بودجه های شرکت های تولیدی را به خود اختصاص دهد. امروزه صنایع بسته بندی تبدیل به یک تکنولوژی قدرتمند شده است.

n      امروز تمایل زیادی وجود دارد تا بودجه های تحقیقاتی واحد های فراوری محصولات غذایی به توسعه روش های بسته بندی اختصاص یابند که این موضوع به افزایش رضایت مصرف کنندگان محصولات منجر شده است . سال به سال ،  سیستم های بسته بندی فراورده های غذایی بهبود می یابند و این امر باعث  کاهش نگهداری محصولات  در انبارها شده است . مصرف کنندگان امروزی زمان محدود تری دارند و نیاز بیشتری به رعایت موضوعاتی نظیر تازگی، کیفیت بالا ، سهولت مصرف و غذاهای آماده مصرف دارند که در نتیجه ، توسعه سیستم های بسته بندی در فراورده های غذایی یک امر اجتناب ناپذیر است .

n      تمایل به مصرف بسته های آماده مصرف با هدف کاهش زمان نگهداری در انبار خرده فروشی ها روز به روز در حال افزایش است مطالعات نشان می دهد استفاده از  محصولات آماده مصرف در انگلستان در سال  ۲۰۰۵ نسبت به ۲۰۰۲، بالغ بر ۵۴%  رشد داشته است  .

n      با جهانی شدن تجارت غذا و لزوم توزیع گسترده مواد غذایی  ، افزایش  تقاضای مصرف کنندگان برای کاهش عملیات و سهولت مصرف ، باعث توجه  بیشتر به بسته بندی های هوشمند شده است. بهره گیری از بسته بندی های هوشمند مسیری است برای دستیابی به افق های جدید در صنایع غذایی.

پیشرفت در بسته بندی هوشمند برای افزایش عمر مفید محصولات غذایی، هدف بسیاری از شرکت‌هاست. این سیستم‌های بسته‌بندی قادرند پارگی‌ها و سوراخ‌های 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 می‌تواند در مواردی مانند افزایش مقاومت به نفوذ در پوشش‌ها، افزایش ویژگی‌های دیواره (مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و میکروبی)، افزایش مقاومت در برابر گرما، گسترش ضد میکروب‌های فعال و سطوح ضد قارچ کارسازباشد

n      سهم بازار بسته بندی های هوشمند محصولات غذایی  در سال ۲۰۰۵ حدود ۱٫۱ میلیارد دلاربوده که پیش‌بینی‌ می‌شود تا سال ۲۰۱۰ به ۷٫۳ میلیارد دلار آمریکا برسد. صنعت بسته‌بندی هوشمند از آن چه پیش‌بینی شده بود جلوتر رفته و نشانه‌های تکامل آن به خوبی پیداست. تحقیقات سازمان مالی Frost and Sullivan نشان داد که علاقه مشتریان به مواد غذایی سالم و تازه در بسته‌بندی‌های مناسب، موجب پیشرفت این صنعت شده است. سازمان های زیادی وجود دارند که در زمینه سیستم‌های بسته‌بندی هوشمند فعالیت می‌کنند، ازجمله شرکت تولید کننده مواد غذایی Kraft که با همکاری دانشگاه راتگرز در حال فعالیت روی پروژه زبان الکترونیکی (electronic tongue) است تا آن را به بسته‌بندی‌ها اضافه کند.

n      نیاز به بسته بندی بهتر و مقاوم تر منجر به پیدایش و توسعه ظروف فلزی گردید. قوطی سازی از زمان ناپلئون شروع شد. برای مدت مدیدی قوطی های کنسرو با دست ساخته می شد. از اوایل قرن بیستم، قوطی های فلزی که شکلی بهداشتی داشت رواج یافت و این امکان به وجود آمد که بتوان از تجهیزات سریع تری برای ساخت، پر کردن و بستن درب قوطی های فلزی استفاده نمود .

قوطی های خود سرد کن

n      اولین بار در ۱۹۸۷ یک شرکت آمریکایی به نام holygrail  در فلوریدا مدعی شد که چنین قوطی هایی تولید کرده است. بالاخره شرکت tempra  با میلیون ها دلار سرمایه گذاری در این زمینه توانست در ۲۰۰۱ اولین نوع قوطی هایی از این دست را به نمایش بگذارد و به نظر می رسد عرضه گسترده این محصولات در ۲۰۱۰ انقلابی در جهان به پا کند. قوطی های ۵۰۰ سی سی که در ۳ دقیقه به دمای ۳۰ درجه فارنهایت (۷/۱۶درجه سانتیگراد ) می رسد. این شرکت تخمین می زند افزایش قیمت ۵۰ سنت تا یک دلار در هر قوطی ایجاد شود که مصرف کننده نسبت به مزایای این قوطی ها باید توجیه شود. این قوطی ها هیچ اثرات سمی و جانبی ندارند و در زندگی پر مشغله امروزی ، سهولت استفاده و صرفه جویی در وقت و انرژی مهم ترین مزایای این قوطی ها هستند .

n      در۲۷ آوریل ۲۰۰۱ کمپانی tempra  در نمایشگاه صنعت بسته بندی که در شهر دنور ایالت کلرادو برگزار شده بود اولیه محصول از این نوع را با عنوان قوطی های I.C.CAN TM  عرضه نمود. این شرکت در توافقی با هولدینگ کمپانی crown که پیشتاز صنعت قوطی های نوشیدنی است موفق شد تا این قوطی ها را که قادرند دمای محصول خود را در ۳ دقیقه به حدود ۳۰ درجه فارنهایت برسانند، تولید نماید.

n      در این قوطی ها از یک واکنش گرما گیر استفاده می شود. طراحی نوشیدنی هایی از قبیل کولا ، آبجو و آب میوه جات در اندازه های ۳۳۰ و ۵۰۰ سی سی که دما را در  زمان ۳ دقیقه از مقدار موجود به ۴ درجه سانتیگراد کاهش داده بدون آن که از تجهیزات اضافه استفاده کند، عاری از عوارض محیطی و با لحاظ کردن جنبه های ایمنی و استفاده از مواد برگشت پذیر تولید می شود.

n      یک قوطی نوشیدنی می تواند به دماهای کمتر از دمای اتاق سرد شود با پیش بینی سیستم سرمایشی کاملی که درون آن تعبیه شده نظیر مایع سرما زا ، قسمتی با فشار نسبتا بالا ، یک قسمت دارای فشار کاهش یافته که با بخش فشار بالا مرتبط است و یک دیواره بین آنها قراردارد . یک شکاف داخل دیواره برای اجازه دادن به رفریژرانت که به طور ناگهانی وارد فضای باز و کم فشار شود .

n      قوطی شامل محفظه ای استوانه ای برای نگهداری محصول است.

n      مانند قوطی های خود گرم کن ، بیشترین فضای قوطی را محفظه نگهداری نوشیدنی در برگرفته  است . یک قسمت برای انجام واکنش گرماگیر تعبیه شده و یک حائل یا غشا ء  بین این دو قسمت که به محض فعال شدن قوطی و با برداشتن حائل یا نفوذ پذیر شدن غشا ء ، مسیر واکنش مواد واکنش گر باز می شود.

n      در قوطی های خود سرد کن ، حدود یک سوم فضای بسته به تجهیزات سیستم سرمایشی اختصاص می یابد و با باز شدن در قوطی  ، مکانیسم سرد کن فعال می سطح داخل سیستم سرمایشی کاملا از نوشیدنی مجزاست و با مایع رفریژرانت پر می شود. رفریژرانت از سطح داخلی تبخیر می شود و بخار توسط ماده خشک کن یا جاذب حذف می شود . اواپراتور سطح قطعه را در چند ثانیه سرد می کند و سیستم نوشیدنی را با حذف گرما سرد می کند. این تجهیزات قبل از پرکردن به داخل قوطی وارد می شوند . ظرف خاصی نیاز ندارند و کاملا با الگوی استاندارد قوطی های نوشیدنی مطابقت دارند .حدود یک سوم فضای قوطی را می گیرند و با باز کردن در قوطی به طور خود کار فعال می شوند. برای بسته های انعطاف پذیر و کارتن ها هم می توانند به کار روند. وقتی سیکل فعال می شود دسیکانت طبیعی در یک فضای خلا ، حرارت را از نوشیدنی بیرون می کشد  از طریق اواپراتور به محفظه مجزا، قدرت خلا باعث کاهش دماست و سرد شدن سریع محصول را باعث می شود .

n      مشکلاتی در تولید این قوطی ها وجود دارد نظیر فضای مورد نیاز تجهیزات تولید سرما داخل قوطی بنابراین در قوطی ۵۰۰ میلی لیتری ، ۳۲۰ میلی لیتر فضای مفید نوشیدنی است. محاسبات زمان لازم برای سرد کردن حجم های مختلف به علاوه توجیه اقتصادی و قیمت تمام شده یک قوطی نوشیدنی نکات مهمی در طراحی هستند .انتخاب سرما زای غیر سمی هم موضوعی  مهم است . فرایند تولید سرما باید آسان باشد.به کار گیری رفریژرانت فشرده تحت فشار بالا در قوطی نیاز به احتیاط دارد.

 قوطی های خود گرم کن

n       نوع خاصی از بسته بندی است . دارای ۲ محفظه می باشد که یکی دیگر ی را احاطه کرده است . محفظه اول یا داخلی ؛ محل نگهداری غذا یا نوشیدنی است و محفظه بیرونی محل نگهداری مواد شیمیایی است که با انجام واکنش شیمیایی گرمازا در هنگام ترکیب با یکدیگر ، باعث گرم شدن محصول داخل بسته می شوند . در هنگام استفاده از این محصولات ، مصرف کننده با کشیدن حلقه یا قلاب در قوطی ، باعث شکستن حائل جدا کننده مواد شیمیایی موجود در محفظه بیرونی شده و در نتیجه ترکیب آنها ، گرما ایجاد می شود و مصرف کننده از غذا یا نوشیدنی داخل قوطی که سریعا گرم شده ، لذت می برد . استفاده از این قوطی ها مزایای زیادی دارد مهم تر از همه این که بدون استفاده از آون ، مایکروویو ، اجاق یا آتش ، فراورده ای گرم را در دسترس مصرف کننده قرار می دهد .تکنولوژی استفاده از این قوطی ها چندان عمومیت نیافته که این ، بدان دلیل است که قوطی های خود گرم کن به طور قابل توجهی گران تر از سایر انواع بسته بندی هستند و البته هنوز مشکلاتی در رابطه با حرارت دهی محتویات این قوطی ها وجود دارد . حرارت ایجاد شده در این بسته ها نتیجه ای است از ترکیب آب و اکسید کلسیم که این ترکیبات در کانال فلزی داخل قوطی استیل گنجانده می شوند. محصولاتی از این دست در سوپر مارکت ها و نانوایی ها عرضه می شود.

n      این قوطی ها اولین بار در سال ۱۹۰۰ برای استفاده کوهنوردان و کاشفین ارائه شدند . هیرام بینگهام اولین بار ، قوطی های تولید شده توسط برادران سیلورز-گریس را در طی سفرهایش در فاصله سال های  ۱۹۱۵-۱۹۰۵ استفاده کرد. در سال ۱۹۱۰ فردی به نام آلن هاولی که پیشتاز صنعت هوا نوردی بود گزارش داد که در طی سفر با بالن بر فراز آمریکا ۳ قوطی سوپ خود گرم کن را با خود همراه داشته است. در سال ۱۹۴۱ یک ستون از نیویورک تایمز گزارش نمود که فروشگاهی در مانهاتن ، باری اولین بار بسته خود حرارتی غلات و اسپاگتی را تولید و به مشتریان معرفی نمود. محتویات این قوطی بدون استفاده از هر منبع حرارتی نظیر الکتریسیته ، شعله گاز و سایر ، در ۱۵ دقیقه گرم می شدند. روش کار براساس استفاده از مواد شیمیایی در لایه ای داخل قوطی بود که عملیات سحر آمیز حرارت دهی زمانی آغاز شد که حلقه تعبیه شده در ته قوطی به سمت بیرون کشیده شد و در چند دقیقه ، محصول داخل قوطی به صورت گرم ،آماده مصرف بود. این نوع قوطی ها در جنگ جهانی دوم در جیره غذایی سربازان انگلیسی به طور گسترده ای استفاده شد. در ۱۹۴۷ نیویورک تایمز قیمت قوطی خود حرارتی شیر شکلاتی را ۷۲-۶۵ سنت گزارش داد در این سال ، ارزش هر ۴۹سنت معادل   ۴٫۶۴ دلار در سال ۲۰۰۵ بود.

n

تکنولوژی

n      منبع حرارتی در این قوطی ها ، یک واکنش گرمازا ست که  با فشردن انتهای قوطی انجام می شود. قوطی ها به صورت ۳ لایه تولید می شوند. یک لایه برای محصور کردن محصول ، یک لایه برای اکسید کلسیم (quicklime) که توسط غشای نازکی از محفظه آب جدا می شود. وقتی انتهای قوطی توسط دست مصرف کننده فشرده می شود ، با شکستن غشاء جدا کننده آب،  یک کانال نازک ارتباطی برقرار شده و آب در معرض اکسید کلسیم قرار گرفته و ترکیب می شوند. نتیجه این واکنش شیمیایی ، آزاد شدن گرما است و در نتیجه حرارت آزاد شده از هیدراسیون اکسید کلسیم ، محتویات قوطی گرم می شود.

n      روش دیگر که کمتر کاربرد دارد استفاده از سولفات مس و روی است. هیچ گازی در نتیجه واکنش آنها تولید نمی شود و سولفات روی و مس تولید می شوند. حرارت زیادی از این واکنش تولید نمی شود و تنها برای گرم کردن قهوه به کار گرفته شده است. کلرید کلسیم انهیدر و آب برای کاربری در قوطی های خود حرارتی در انگلستان با نام تجاری Rocket fuel  عرضه می شوند.

n      در ایجاد گرمای حاصل از واکنش شیمیایی گرمازا برای گرم کردن بسته ، تولید گازهای سمی و خطرناک به عنوان محصولات جانبی است. استفاده از واکنش آهک با آب ، ارزانی و وفور آن است و محصولات جانبی آن در طبیعت مشکلی ایجاد نمی کنند. واکنش کلرید کلسیم انهیدر گرچه گرمای کمتری ایجاد می کند ولی هیچ محصول جانبی تولید نمی کند.

n      بهره گیری از بسته بندی های هوشمند مسیری است برای دستیابی به افق های جدید در صنایع غذایی. نمونه این سیستم های جدید بسته بندی ، بسته های مجهز به سنسور و معرف است که عمر ماندگاری محتویات داخل خود را نشان می دهند. یکی از این سیستم های هوشمند ، بسته های خود حرارتی است. مزیت مهم آنها  ؛ سهولت مصرف و استفاده از محصول گرم در هر نقطه ای که مصرف کننده اراده کند  ، بدون دسترسی به منبع حرارتی و مصرف انرژی می باشد.

چند تصویر از بسته بندی های نوین