بسته بندی هوشمند میوه تازه یک فناوری نوظهور در جهت کاهش ضایعات و حفظ سلامت و ایمنی مصرف کننده است. سیستم‌های بسته بندی هوشمند همچنین به طولانی‌تر شدن ماندگاری مواد غذایی فاسد شدنی در حین حمل و نقل و ذخیره‌سازی انبوه کمک می‌کنند، که در غیر این صورت تنظیم آن دشوار است.
باستفاده از این فناوری‌های در حال پیشرفت در بسته‌بندی میوه‌ها می‌تواند منجر به پیامدهای مثبت بسیاری از جمله بهبود کیفیت میوه، کاهش ضایعات و بهبود سلامت عمومی شود. در این بررسی، نقش بسته‌بندی هوشمند در بسته‌بندی میوه‌ها، آخرین وضعیت هنر، چالش‌ها و چشم‌اندازها را بررسی می‌کنیم.
ابتدا، انگیزه پشت نظارت و نگهداری کیفیت میوه را مورد بحث قرار می‌دهیم، به دنبال آن پیش‌زمینه فرآیند توسعه میوه‌ها، عوامل مورد استفاده در تعیین کیفیت میوه و طبقه‌بندی فناوری‌های بسته‌بندی هوشمند را مورد بحث قرار می‌دهیم. سپس، سنسورهای تازگی معمولی را برای میوه‌های بسته‌بندی شده از جمله شاخص‌های شادابی مستقیم و غیرمستقیم را مورد بحث قرار می‌دهیم.
تمدن کنونی:
تمدن کنونی نیاز به نوآوری در زمینه تولید، ذخیره و توزیع مواد غذایی برای حل مشکلات گرسنگی دارد که هنوز چندین بخش از جهان را مبتلا می‌کند. تولید مواد غذایی با کمک علم و فناوری به دلیل افزایش تقاضا به سرعت در حال رشد است. با این حال، تفاوت زیادی بین کشورهای مختلف وجود دارد. در آنها کمبود دائمی مواد غذایی وجود دارد و برخی دیگر از کشورهایی که مواد غذایی در آنها به سرعت هدر می‌رود.
پس از آن، نمونه‌هایی از سیستم‌ها و حسگرهای بسته‌بندی هوشمند ممکن را ارائه می‌دهیم که می‌توانند در نظارت بر کیفیت میوه‌ها مورد استفاده قرار گیرند. به دنبال آن چندین استراتژی برای کاهش پوسیدگی زودرس میوه‌ها و فناوری‌های بسته‌بندی فعال وجود دارد. در نهایت، ما در مورد چشم انداز کاربرد بسته بندی هوشمند برای نظارت بر کیفیت میوه به همراه چالش‌ها و چشم اندازهای مرتبط بحث می‌کنیم.
علی رغم تفاوت‌ها، همه جوامع نیاز مشترکی به روش های بهتر برای جلوگیری از فساد غیر ضروری مواد غذایی دارند. همچنین، بازار جهانی مواد غذایی بیش از هر زمان دیگری تقاضا برای ارائه غذاهای تازه‌تر و با کیفیت بالاتر با هزینه مناسب دارد.
با جمعیت جهانی 7.6 میلیاردی که بیش از 1.3 میلیارد تن هدررفت مواد غذایی را تولید می‌کند و جمعیت پیش بینی شده 9.6 میلیارد تا سال 2050، شیوه‌ها و فناوری‌های فعلی پردازش مواد غذایی باید ارزیابی و بهبود یابد.
میوه‌ها و سبزیجات را بیشتر بشناسیم!
میوه ها و سبزیجات، بدن‌های بیولوژیکی زنده ای هستند که دارای سیستم تنفسی هستند و در طول فرآیندهای زندگی آنها و حتی پس از برداشت ادامه می‌یابد.
با تنفس، میوه‌ها و سبزیجات اکسیژن دریافت می‌کنند و دی اکسید کربن تولید می‌کنند. بنابراین جابجایی و بسته بندی میوه‌ها برای حفظ تازگی آنها تا رسیدن به سفره مصرف کننده کلیدی است. یکی از منابع اصلی فساد زودرس در میوه‌های فاسد شدنی، هنگام حمل و نقل و نگهداری است. این یک مسئله کلیدی برای میوه‌های تازه است که پس از برداشت، درمان و بسته‌بندی، نظارت کمی بر کیفیت آنها انجام می‌شود.
میوه ها جزء ضروری رژیم غذایی انسان هستند. زیرا حاوی ویتامین‌ها، مواد معدنی، آنتی اکسیدان‌ها، فیبر و بسیاری از مواد مغذی ضروری دیگر هستند. اکثر کشورها در راهنمای توصیه‌های غذایی خود، مصرف روزانه میوه‌ها و سبزیجات را پیشنهاد می‌کنند و بر اهمیت دسترسی به محصولات با کیفیت خوب، تاکید می‌کنند.
سلامت و ایمنی مصرف کنندگان نیز از عوامل مهم در توجه به کیفیت میوه است. بسیاری از میکروارگانیسم‌های مضر، می‌توانند محصولات تازه را به ویژه از طریق مدیریت و پردازش ضعیف آلوده کنند. اکثر این پاتوژن‌ها در طول حمل و نقل و ذخیره سازی و به دلیل تکنیک‌های بسته بندی معیوب، جمع آوری می‌شوند.
با توجه به شدت بالقوه این خطرات، مقررات مربوط به میوه‌های تازه به ویژه در کشورهای توسعه یافته، سختگیرانه است. فروشندگان اقدامات احتیاطی مانند دور انداختن مواد غذایی را انجام می‌دهند که تاریخ “انقضاء” خود را پشت سر گذاشته است که وزارت کشاورزی ایالات متحده می‌گوید که این نشانگر واقعی غذای فاسد نیست. محصولات اغلب پس از این تاریخ هنوز قابل دوام هستند، به این معنی که مقادیر زیادی از مواد غذایی فروخته نشده به طور غیر ضروری دور ریخته می‌شوند.
هدف بسته بندی معمولی، محدودیت قرار گرفتن در معرض محیطی مضر میوه‌ها و محصولات میوه است اما اغلب کافی نیست. نظارت و حفظ اوج کیفیت در تمام مراحل فرآوری مواد غذایی دشوار است. در بیشتر موارد، میوه ممکن است قبل از اینکه خیلی دیر شود، هشداری در مورد مشکلات نداشته باشد.
بسته بندی هوشمند میوه بوجود آمد!
برای رفع این نیاز در فرآوری محصولات، همراه با سایر نوآوری‌های فرآوری مواد غذایی، حسگرهای تازگی و سیستم بسته بندی هوشمند برای نظارت بر میوه‌ها پدید آمده‌اند. حسگرها یا نشانگرهای تازگی میوه، می‌توانند وضعیت کیفیت میوه مانند تازگی، رسیده بودن، نشت، پاتوژن‌های میکروبی و گازهای منتشر شده را که با ایمنی غذای مصرف شده مرتبط است، تشخیص داده و اطلاع دهند. بنابراین، سنسورهای تازگی را می‌توان به عنوان حسگرها یا نشانگرهای روی بسته تعریف کرد که می‌توانند تازگی مواد غذایی مرتبط با محیط داخل یا خارج بسته بندی را حس کرده و در مورد کیفیت و ایمنی غذا توصیه کنند.
از سوی دیگر، سیستم‌های بسته بندی هوشمند، روش‌هایی را برای راه حل‌های بسته بندی غیرفعال و فعال ارائه می‌دهند. تعبیه شده با فناوری حسگر که می‌تواند تغییرات در سلامت میوه‌ها و شرایط محیطی را که بر کیفیت تأثیر می‌گذارد، تشخیص دهد.
بسته بندی هوشمند امکان استفاده از نظارت در زمان واقعی را تا زمان تحویل محصول به مشتری می‌دهد. در واقع، سیستم‌های بسته‌بندی هوشمند را می‌توان برای ایجاد سیستم‌های واکنشی که می‌توانند شرایط فساد را کاهش داده و ماندگاری اقلام فاسد شدنی را افزایش دهند، به کار برد. در حالی که هنوز در مراحل اولیه خود است، فرصت‌های متعدد برای کاربردهای فن آوری بسته بندی هوشمند در پیشگیری از فساد میوه‌ها یک انگیزه کلیدی برای تحقیق و توسعه بیشتر است.
مطالعات زیادی در مورد استفاده از حسگرهای تازگی و سیستم‌های بسته بندی هوشمند در صنایع غذایی و آشامیدنی و همچنین کاربرد آنها در نظارت بر کیفیت آب انجام شده است. چند مطالعه نیز بر نظارت بر تازگی و بسته بندی کنترل شده گوشت و محصولات حیوانی متمرکز شده است.
با این حال، مطالعات بسیار محدودی وجود داشته است که بر نظارت و حس تازگی میوه‌ها و محصولات میوه متمرکز شده است. در واقع، بسیاری از این مطالعات بر تازگی محصولات و با توجه کمتر به میوه‌ها و محصولات میوه، متمرکز شده است.
نرخ فساد بالای میوه‌ها و افزایش موارد شیوع بیماری‌های مرتبط با میوه‌ها، مستلزم یک مطالعه جامع در مورد آخرین فن‌آوری‌ها و روند تحقیقات آینده در مورد نظارت بر تازگی و بسته‌بندی هوشمند میوه‌ها در داخل بسته‌بندی است.
حسگرهای طراوت و سیستم‌های بسته‌بندی هوشمند برای نظارت بر میوه‌ها نیز می‌توانند از نظر وجود آلاینده‌های نوظهور مانند میکرو آلاینده‌های پلاستیکی که از بسته‌های پلاستیکی مهاجرت می‌کنند، پتانسیل بالایی داشته باشند. همچنین، یک بررسی جامع بر روی سنسورهای تازگی و فناوری‌های سیستم‌های هوشمند برای نظارت بر میوه‌ها، چالش‌های فعلی و چشم‌انداز نقشه‌های راه فناوری به سمت امکان استفاده تجاری بیشتر از بسته‌بندی هوشمند در صنعت بسته‌بندی میوه‌ها را نشان می‌دهد.
انواع بسته بندی هوشمند میوه و سبزیجات
در حال حاضر روش‌ها و فناوری‌هایی که در بسته بندی هوشمند برای میوه استفاده می‌شوند، مانند بسته بندی برای انواع گوشت‌ها می‌باشند. به همین خاطر اگر علاقه دارید تا با این فناوری‌ها آشنا شوید، می‌توانید مقاله بسته بندی هوشمند گوشت ما، قسمت انواع بسته بندی‌های هوشمند مورد استفاده شده برای گوشت را مطالعه کنید.
اما تیم ویرا یک جدول کامل و کاربردی تهیه کرده که به صورت خلاصه و تیتروار شما را با انواع بسته بندی هوشمند که برای میوه و سبزیجات استفاده می‌شود، آشنا کند.
سیستم های فعال در بسته بندی هوشمند میوه‌ها
تنظیف کردن اتیلن برای بسته بندی فعال:
در حالی که میوه هنوز در حال حمل و نقل یا نگهداری است، توصیه می شود مقدار اتیلن را تا حد امکان پایین نگه دارید. هنگامی که مقادیر بالاتر از حد قابل قبول توسط حسگرها تشخیص داده شد، می‌توان روبنده‌های اتیلن را آزاد کرد تا اثراتی که اتیلن معمولاً می‌تواند داشته باشد را کاهش دهد.
روبنده‌ها ترکیباتی هستند که با ترکیب هدف واکنش می‌دهند تا آن را جذب یا به یک ترکیب بی‌ضرر تبدیل کنند. در مورد اتیلن، پرمنگنات پتاسیم یک انتخاب ایده آل است، زیرا اتیلن را طی مراحلی اکسید می‌کند و نتیجه خالص آن، دی اکسید کربن، آب و دی اکسید منگنز است.
(ب) آنزیم‌های اصلی که در تخریب دیواره سلولی در طول رسیدن و پیری میوه شرکت می‌کنند.
(ب) نمودار شماتیک مکانیسم سنجش اتیلن
(ج) نمودار شماتیک یک سنسور اتیلن الکتروشیمیایی هوشمند
انتشار دهنده دی اکسید کربن برای بسته بندی فعال:
برخلاف روبنده‌های اتیلن که در فناوری بسته‌بندی فعال برای کاهش میزان گاز اتیلنی که میوه‌ها در معرض آن قرار می‌گیرند، استفاده می‌شود، ساطع‌کننده‌های دی‌اکسید کربن میزان ترکیب، به‌ویژه دی‌اکسید کربن موجود در بسته‌بندی را افزایش می‌دهند. نمونه ای از نحوه اجرای این فناوری با استفاده از واکنش بین بی کربنات سدیم و آب است که منجر به تولید دی اکسید کربن برای کند کردن تنفس میوه می‌شود.
جاذب رطوبت برای کنترل رطوبت:
جاذب رطوبت، ترکیباتی هستند که عموماً با محصول بسته بندی می‌شوند و برای کنترل سطح رطوبت مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ترکیبات رطوبت اضافی موجود در اتمسفر بسته بندی را جذب می‌کنند و در نتیجه محیط کنترل شده‌تری ایجاد می‌کنند.
ژل‌های سیلیکا، که نشان داده شده است آب را معادل 35 درصد وزن خود جذب می‌کنند و اکسید کلسیم نمونه‌هایی از این ترکیبات هستند که در بسته بندی مواد غذایی خشک مانند میوه‌های تازه استفاده می‌شوند.
بخور هیدروژن سولفید برای بسته بندی فعال:
شواهد قانع‌کننده‌ای در مورد استفاده از سولفید هیدروژن (H2S) در فرآیندهای فیزیولوژیکی در گیاهان، از جمله جوانه‌زنی بذر، اندام‌زایی ریشه، تحمل تنش غیرزیستی و پیری گل‌های بریده وجود دارد. با این حال، استفاده از H2S در تنظیم رسیدن و پیری میوه‌های پس از برداشت در حال تبدیل شدن به یک تکنیک نوظهور است. به عنوان مثال، در یک مطالعه، اثر H2S بر ماندگاری پس از برداشت و متابولیسم آنتی اکسیدانی در میوه‌های توت فرنگی مورد بررسی قرار گرفت.
مشخص شد که بخور وابسته به دوز با H2S، طول عمر پس از برداشت میوه‌های توت فرنگی را طولانی‌تر می‌کند. غلظت‌های مختلف H2S برای بخور توت‌فرنگی مورد استفاده قرار گرفت و نتایج نشان داد که شاخص پوسیدگی به‌طور معنی‌داری کمتر، سفتی میوه بالاتر، شدت تنفس کمتر و فعالیت‌های پلی‌گالاکتوروناز نسبت به گروه شاهد تغییر پیدا کرد.
این مطالعه همچنین نشان داد که فعالیت‌های بالاتر کاتالاز، گایاکول پراکسیداز، آسکوربات پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز و فعالیت‌های کمتر لیپوکسیژناز با تیمار H2S در مقایسه با کنترل‌های تیمار نشده، بدست آمد. علاوه بر این، H2S به کاهش مالون دی‌آلدئید، پراکسید هیدروژن و آنیون سوپراکسید به سطوح پایین‌تری در مقایسه با میوه‌های شاهد در طول ذخیره‌سازی کمک کرد. این نتایج نشان می‌دهد که H2S می‌تواند نقش آنتی‌اکسیدانی در طولانی‌تر کردن ماندگاری پس از برداشت میوه‌های توت‌فرنگی و به‌طور بالقوه دیگر میوه‌های مشابه، داشته باشد.
