بسته بندی فعال در صنایع غذایی

هدف اصلی بسته بندی ماده غذایی حفاظت از ماده غذایی از آلودگی شیمیایی و میکروبی، اکسیژن، بخار آب و نور می باشد. ازینرو نوع بسته بندی بکار رفته، دارای نقش مهمی در تعیین عمر ماندگاری یک ماده غذایی دارد. بسته بندی فعال چیزی فراتر از یک ممانعت کننده ساده در مقابل عوامل محیطی می باشد. بسته بندی می تواند فعل و انفعالات داخل بسته را کنترل نموده و حتی باعث واکنش گردد.

چه اتفاقی ممکن است در داخل بسته بندی بیفتد؟

مواد غذایی تازه بعد از برداشت یا ذبح، هنوز دارای سیستم های بیولوژیکی فعال  هستند. اتمسفر داخل یک بسته بندی، به دلیل تولید گاز و رطوبت در طول فرایندهای متابولیک، به طور مداوم تغییر می کند. همچنین، نوع بسته بندی بکار رفته بر اتمسفر اطراف ماده غذایی تاثیر گذار می باشد، که این امر به این دلیل است که برخی از پلاستیک ها خصوصیات ممانعت کنندگی ضعیفی در مقابل گازها و رطوبت دارند. متابولیسم ماده غذایی تازه تا جایی ادامه پیدا می کند که تمام اکسیژن موجود در هد اسپیس یک بسته بندی مصرف شده و با این عمل غلظت دی اکسید کربن افزایش می یابد. بطور همزمان، آب تولید می شود و فضای خالی درون بسته بندی مرطوب می گردد. این عمل باعث رشد میکروارگانیسم های فسادزا شده و بافت میوه و سبزیجات را تخریب می کند. بسیاری از گیاهان غذایی به عنوان چرخه متابولیک معمول خود، تولید اتیلن می کنند. این ترکیب آلی ساده باعث تحریک رسیدن گیاه می شود. به همین دلیل است که میوه هایی چون موز و آووکادو زمانیکه در مجاورت میوه های رسیده یا له شده در یک ظرف قرار می گیرند به سرعت می رسند بطوریکه کلم بروکلی تحت چنین شرایطی حتی زمانیکه در یخچال نگه داشته می شوند نیز رنگ آن به زرد متمایل می شود.

آرمون های بیشمار انجام شده، نشان داده اند که هر نوع ماده غذایی تازه، میزان رطوبت و ترکیب متناسب گازی مخصوص به خود را برای به حداکثر رسیدن عمرماندگاری دارد. بسته بندی فعال وعده هایی را در این زمینه می دهد؛ بهینه سازی ترکیب هداسپیس در بسته بندی با استفاده از بسته بندی های معمولی کاری بس دشوار است. اتمسفر اطراف ماده غذایی، بر عمر ماندگاری مواد غذایی فراوری شده نیز تاثیرگذار است. برای برخی مواد غذایی فراوری شده، حضور یک عامل کاهش دهنده سطح اکسیژن سودمند می باشد، چرا که تغییر رنگ گوشت های عمل آوری شده و پودر شیر را کاهش داده و از تند شدن آجیل ها و دیگر مواد غذایی دارای محتوای چربی بالا جلوگیری می کند. سطح بالای دی اکسیدکربن و سطح پایین اکسیژن باعث بروز مشکلاتی در محصولات تازه می شود که منجر به متابولیسم بی هوازی و فساد سریع مواد غذایی می گردد. با این وجود، در گوشت های تازه و فراوری شده، پنیرها و محصولات نانی، دی اکسیدکربن می تواند اثر ضد میکروبی مفیدی بر جای بگذارد.

سیستم های بسته بندی فعال

در بسته بندی های فعال از یک ماده بسته بندی استفاده می شود که وارد فعل و انفعالاتی با گاز موجود در محیط داخل بسته بندی شده و ازینرو سبب طولانی تر شدن عمر ماندگاری محصول می شود. چنین تکنولوژی های جدیدی به طور مداوم با دفع گازهای هداسپیس یا افزودن گازهایی به داخل هداسپیس یک بسته بندی (و ممکن است با سطح ماده غذایی واکنش دهد) محیط گازی داخل آن را بهبود می بخشند.

گیرنده (جاذب) اتیلن

یک ماده واکنشگر شیمیایی، که به مواد فیلم بسته بندی افزوده شده، اتیلن تولید شده در طول رسیدن میوه ها یا سبزیجات را به دام می اندازد. این واکنش برگشت ناپذیر بوده و تنها مقادیر اندکی از ماده جاذب برای حذف اتیلن در غلظت هایی که تولید می شود، مورد نیاز می باشد. یک خصوصیت این سیستم ایجاد رنگ صورتی بوده که می تواند به عنوان شاخص میزان واکنش مورد استفاده قرار بگیرد و زمانی که ماده جاذب مصرف می گردد را مشخص می کند.

جاذب اکسیژن

حضور اکسیژن در بسته های مواد غذایی، فساد بسیاری از مواد غذایی را تشدید می کند. اکسیژن می تواند سبب ایجاد عطر و طعم نامطلوب، تغییر رنگ، افت مواد مغذی و حمله میکروارگانیسم ها شود. چند سیستم مختلف برای جذب اکسیژن در نرخ های متفاوت برای غذاهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.

یکی از پرآتیه ترین کاربردهای سیستم های جذب اکسیژن در بسته های مواد غذایی کنترل رشد کپک ها می باشد. اکثر کپک ها برای رشد نیاز به اکسیژن دارند و در بسته های استاندارد اغلب این رشد کپک ها بوده که عمر ماندگاری محصولات نانی بسته بندی شده ای همچون کیک ها و نان های فانتزی و همچنین پنیر بسته بندی شده را محدود می سازد. آزمون های آزمایشگاهی نشان داده که رشد کپک ها بر روی برخی محصولات نانی می تواند حداقل برای ۳۰ روز با بسته بندی فعال متوقف شده و همچنین باعث بهبود چشمگیر عمر ماندگاری پنیر گردد.

یک کاربرد پر آتیه دیگر، بکارگیری بسته بندی فعال برای به تاخیر انداختن اکسیداسیون و ازینرو توسعه تند شدن در روغن های نباتی می باشد. بکارگیری ساشه های مجزای حاوی مواد جاذب اکسیژن، قبلا به عنوان یک کاربرد تجاری معرفی شده است. در این مورد، مواد جاذب معمولا اکسید آهن بسیار ریز می باشد. این ساشه ها در برخی کشورها برای محافظت از رنگ گوشت های عمل آوری شده بسته بندی شده در مقابل اکسیژن موجود در هداسپیس و کند کردن بیات شدن و رشد کپکی بر روی محصولات نانی مانند خمیر پیتزا مورد استفاده قرار می گیرد. این راهکار تعبیه یک ساشه در داخل بسته بندی موثر بوده اما بسته بندی کنندگان مواد غذایی در مقابل آن مقاومت می نمایند. این اجزاء فعال در اکثر سیستم ها شامل یک پودر یا کلوخه قهوه ای/سیاه غیر سمی بوده که به صورت بصری، زمانی که ساشه می شکند حالت جذب ندارد. یک راهکار جالب توجه تر، بکارگیری یک پلاستیک شفاف بسته بندی به عنوان محیطی برای ماده جاذب می باشد.

کنترل رطوبت

کندانس شدن یا تعریق، در بسیاری از انواع سبزیجات و میوه های بسته بندی شده یک مشکل به شمار می رود. این مساله در بسته های مقوایی گل های تازه که صادرات آن ها بسیار حائز اهمیت است بسیار مورد توجه می باشد. در این حالت آب از خوشه ها دفع می گردد، مگر اینکه رطوبت نسبی اطراف گل ها در حدود ۹۸٪ نگه داشته شود. چنین رطوبت نسبی بالایی به این معنی است که خطر کندانس شدن در طول حمل و نقل در زمانیکه دمای گل ها چند درجه نوسان داشته باشد بسیار جدی می باشد. زمانیکه یک قسمت از بسته بندی خنک تر از بقیه ی قسمت ها می شود، احتمال این وجود دارد که آب در نواحی خنک تر کندانس گردد.

اگر آب دور از محصول نگه داشته شود، محصول صدمه کمتری خواهد دید. با این وجود، زمانیکه محصول در نتیجه کندانس شدن، مرطوب می گردد، مواد مغذی به داخل آب وارد شده و باعث تشدید سریع رشد کپک ها می شود. وقتی کندانس شدن داخل بسته کنترل گردد، ماده غذایی خشک باقی می ماند بدون اینکه خود محصول خشک گردد. بنابراین محصولات حساس همچون گل ها و انگور از تماس با آب محافظت می گردد، این امر به کاهش رشد کپک کمک می کند.

خروج دی اکسید کربن

مقادیر بالای دی اکسید کربن در برخی بسته بندی های مواد غذایی مطلوب هستند به این دلیل که باعث توقف رشد سطحی میکروارگانیسم ها می شود. گوشت تازه، ماکیان، ماهی، پنیرها و توت فرنگی ها از جمله مواد غذایی هستند که می توان از بسته بندی با یک اتمسفر محتوی سطح بالایی از دی اکسیدکربن برای آن ها استفاده نمود. با این حال، با بکارگیری بسته بندی با اتمسفر اصلاح شده، لازم است غلظت های متغیری از دی اکسید کربن متناسب با نیاز نوع ماده غذایی تهیه گردد. از آنجا که دی اکسید کربن جهت عبور از فیلم های پلاستیکی، نفوذپذیرتر از اکسیژن است، پس در برخی کاربردها لازم است این گاز (دی اکسید کربن) به طور فعالی تولید گردد تا اتمسفر مطلوب در بسته حفظ گردد. مشکلات مربوط به نفوذ گازها، به ویژه دی اکسید کربن، از میان بسته بندی، تاکنون حل نشده و این مساله همچنان به عنوان یک موضوع تحقیق باقی مانده است.

خروج بازدارنده های میکروبی

اتانول

فعالیت ضدمیکروبی اتانول (یا الکل معمولی) کاملا شناخته شده است و در حوزه های پزشکی و دارویی کاربرد دارد. اسپری کردن اتانول به داخل سطوح محصول پیش از بسته بندی، باعث افزایش عمر ماندگاری نان و سایر محصولات نانی می شود.

یک متد جدید تولید بخار اتانول، که اخیرا در ژاپن توسعه داده شده است، کاربرد یک سیستم آزادسازی اتانول محصور شده در یک ساشه کوچک که در داخل بسته بندی ماده غذایی قرار گرفته است می باشد.

اتانول با قابلیت استفاده در مواد غذایی (فودگرید) بر روی یک پودر خنثای بسیار ریز که در داخل ساشه که خود به بخار آب نفوذپذیر است، جذب می گردد. رطوبت حاصل از ماده غذایی توسط پودر خنثی جذب شده و بخار اتانول خارج می گردد و از ساشه به داخل هداسپیس ماده غذایی نفوذ می کند. کاربرد این سیستم به منظور طولانی نمودن عمر ماندگاری کیک های مختلف، در ژاپن به تصویب رسیده است.

دی اکسید سولفور

دی اکسید سولفور در درجه اول به عنوان عامل کنترل کننده رشد کپک ها در برخی مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. انگور های زینتی ممکن است دچار فساد جدی شوند، مگر اینکه ملاحظاتی در مقابل رشد کپک ها در نظر گرفته شود. سردخانه گذاری انگورها همراه با بخاردهی با استفاده از مقادیر اندکی از دی اکسید سولفور ضروری می باشد. بخاردهی می تواند در مکان های خنک مخصوص نگهداری میوه و همچنین در داخل کارتن های آن ها انجام شود. بخاردهی کارتن شامل ترکیبی از سیستم های خروج سریع و آهسته که مقادیر اندک دی اکسید سولفور را آزاد می سازند، می باشد.

وقتی دمای انگورهای بسته بندی شده به دلیل عدم کنترل کافی و مناسب دما، افزایش می یابد، سیستم خروج آهسته بطور بسیار ضعیفی عمل نموده و تمامی دی اکسید سولفور آن را به سرعت آزاد می سازد. این امر منجر به باقیمانده غیر مجاز در انگورها و سفید شدگی نامناسب میوه شود.

بخش گسترده ای از کار تحقیق به منظور توسعه سیستم هایی که در آن دی اکسید سولفور تدریجا آزاد گردد و حساسیت کمتری نسبت به رطوبت و دمای بالا از خود نشان دهد در مقایسه با سیستم هایی که هم اکنون مورد استفاده قرار می گیرد، به انجام رسیده است.

این سیستم ها پتانسیل کاربرد برای انگورهای تازه و مواد غذایی فراوری شده که وجود دی اکسید سولفور در آن ها مجاز بوده همچون شراب و میوه های درختی خشک شده، را دارند.

پیشرفت های دیگر

مثال هایی که در بالا ارائه شد صرفا برخی از کاربردهای غیرتجاری بسته بندی فعال می باشد. این تکنولوژی موضوع تحقیق در بسیاری از کشورها بوده و می توان انتظار پیشرفت های سریعی را داشت.

سایر سیستم های بسته بندی فعال که یا قبلا در دسترس بوده و یا اینکه به زودی ممکن است در بازار دیده شود، شامل موارد ذیل می باشد:

• ساشه های حاوی پودر آهن و هیدرو اکسید کلسیم که هم اکسیژن و هم دی اکسید کربن را جذب می نمایند. این ساشه ها برای طولانی تر نمودن عمر ماندگاری قهوه مورد استفاده قرار می گیرند.
• فیلم حاوی بازدارنده های میکروبی به جز مواردی که در بالا ذکر شد. سایر بازدارنده های مورد بررسی شامل یون های فلزی و نمک های اسید پروپیونیک می باشد.
• فیلم های ساخته شده ی مخصوص جهت جذب طعم ها و عطرها و یا برعکس، جهت آزاد نمودن آن ها به داخل بسته بندی
•  

منبع: semanticscholar.org

مرتبط با بسته بندی مواد غذایی:  تکنولوژی تولید تتراپک ،  کاربرد پوشش های کیتوزانی در نگهداری میوه جات و سبزیجات