وبلاگ

ای بر پلاستیک های بسته بندی مواد غذایی

هدف از انتخاب بسته­بندی مناسب افزایش مدت ماندگاری محصول و اطمینان از سلامت غذا در برابر میكروارگانیسم­ها و تغییرات زیستی و شیمیایی است، زیرا مهم ترین اهدافی که در بسته بندی محصولات غذایی مدنظر است افزایش زمان ماندگاری محصول یا همانshelf life ، كنترل میزان نفوذپذیری بخار آب، رطوبت و گازهای مختلف درون یا برون محصول بسته­بندی شده و حفظ کیفیت محصول در حین نگهداری و حمل و نقل تا زمان مصرف نهایی می باشد. افزون بر این، بسته­بندی نباید اثر نامطلوبی- مانند انتقال مواد سمی به واسطه واكنش بین بسته­بندی با ماده غذایی یا به وسیله میكروارگانیسم­های مضر موجود در ماده غذایی- بر محصول داشته باشد. به طوركلی، بسته­بندی باید دارای ظاهری زیبا، شكل و اندازه مناسب، مقاوم در برابر شكستن و پاره شدن طی عملیات مختلف پركردن، درزبندی و حمل و نقل باشد. با توجه به اینکه مواد بسته بندی به وسیله ماشین­های مختلف فرایند می­شوند، بنابراین خواص دیگری مانند: نرمش، چاپ­پذیری، قابلیت استفاده در ماشین­های لفاف، قابلیت دوخته شدن درگرما، شکل پذیری وغیره نیز باید داشته باشند]1[.
مواد پلیمری با توجه به برتری بر مواد فلزی و شیشه ای در بسیاری از جهات در بسته بندی مواد غذایی رشد زیادی داشته است (ازمهمترین این برتری­ها وزن کم و هزینه پایین می باشد). مهمترین خواص قابل توجه پلاستیک­های مصرفی در بسته بندی موادغذایی عبارتند از فرایند پذیری، خواص مکانیکی، پایداری در انبار، نفوذ ناپذیری، خواص نوری و خواص سطحی و…

• فرایند پذیری: پلاستیک­هایی که به عنوان مواد بسته بندی مصرف می­شوند باید این قابلیت را داشته باشند که به کمک روش های متداول شکل دهی مواد پلیمری مانند دمیدن، شکل دهی حرارتی و یا قالبگیری تزریقی فرایند شوند. مهمترین خواص فرایند پذیری به رفتار جریان مذاب و خواص حرارتی مانند سیل پذیری و پایداری مذاب پلاستیک مربوط می شود.

• خواص مکانیکی: بسته بندی های موادغذایی باید در مقابل نیروهای مکانیکی که در مراحل مختلف فرایند مانند بسته بندی، بارگیری و حمل ونقل به آنها وارد می شوند مقاوم باشند و هم شکل هندسی و استحکام خود را تا زمان مناسب حفظ کنند.

• خواص نوری: این خواص در مواردی که نیاز به شفافیت بالا برای زیبا جلوه دادن محصول و قابل دید بودن آن برای خریدار باشد و یا مواردی که نیاز به محافظت محصول در برابر نور می باشد اهمیت پیدا می­کند.

• خواص سطحی: بسته بندی ها باید اطلاعات لازم مثل ترکیبات و طرز استفاده، تاریخ تولید و انقضای محصول را به مصرف کننده منتقل کنند. برای انجام این وظیفه یا باید از یک برچسب استفاده شود یا اینکه اطلاعات روی خود سطح چاپ شود که در این صورت خواص سطحی اهمیت پیدا می­کند.

• خواص نفوذ پذیری: یکی از مهمترین خواص در بسته بندی موادغذایی، نفوذ پذیری آنها در مقابل آب، روغن وگازهایی مثل CO2 و O2 و بوها می­باشد. به طورکلی نفوذپذیری پلاستیک­ها تابع خواص پلیمر مثل ساختار شیمیایی، چگالی، بلورینگی، جهت یافتگی، جرم مولکولی، درجه شبکه ای شدن، دمای انتقال شیشه­ای و حجم آزاد پلیمر می­باشد. نفوذ ناپذیری پلیمرها اختلاف زیادی با یکدیگر دارند و معمولا برای بدست آوردن نفوذ پذیری مناسب، ترکیبی از این مواد بکار می­روند ]3 و 4[.

 
ویژگیهای نفوذپذیری ( بازدارندگی) پلیمرهای بسته بندی از نظر موارد زیر حائز اهمیت است:

• حفظ اتمسفر درون بسته: میوه‌ها و سبزیها بعد از برداشت نیز به تنفس خود ادامه می‌دهند. تنفس میوه‌ها با تغییرات بیوشیمیایی و فیزیولوژیكی همراه است كه تازه‌گی و ماندگاری آنها را كاهش می‌دهد. در بسته‌بندی با اتمسفر كنترل شده تركیب گازهای داخل بسته را تغییر می‌دهند و معمولاً غلظت اكسیژن را كاهش و غلظت CO2 و N2 را بالا می برند. این كار سبب می‌شود شدت تنفس
• 
•  كاهش یابد و همچنین فعالیت میكروب‌ها و آنزیم‌های اكسایشی نیز كم ‌شود.

• جلوگیری از اکسایش تركیبات مواد غذایی مانند ویتامین ها و چربی‌ها

• جلوگیری از جذب رطوبت از محیط یا از دست دادن آب به محیط

• جلوگیری از افت آروما و مواد طعم‌زای مواد غذایی

• جلوگیری از جذب بوهای نامطلوب از محیط

• جلوگیری از دست دادن دی اکسید کربن در نوشابه های گازدار

با توجه به اهمیت گازهای اكسیژن و دی اكسید كربن در نگهداری مواد غذایی، نفوذپذیری فیلم‌های پلیمری نسبت به این گازها بسیار مورد توجه محققین بوده است ]3[. گازها، بخار آب و مواد محلول از دو طریق زیر می‌توانند از فیلم پلیمری عبور كنند:

1. منافذ و شكافهای ریز موجود در دیوارة پوشش پلیمری

1. انتشار گاز از غشاء پلیمری: یك غشاء پلیمری از رشته‌های مارپیچی در هم تنیده تشكیل شده است كه بین این رشته‌ها، فضاهای خالی و حفرات وجود دارد. انتشار گاز و مواد دیگر، از طریق همین حفرات صورت می‌گیرد.

در میان پلیمرهای مورد استفاده برای بسته بندی، پلی الفین ها و به ویژه پلی اتیلن با چگالی پایین(LDPE) نفوذ پذیری بالاتری نسبت به گازها داراست که به غیر قطبی بودن این پلیمرها نسبت داده می­شود. به عنوان مثال نفوذ پذیری LDPE به گاز دی اكسید كربن بیش از 100 برابر نفوذ پذیری PVC  و در مورد گاز اكسیژن بیش از 60 برابر PVC است. همچنین نفوذ پذیری LDPE نسبت به اكثر گازها دو تا سه برابر نفوذ پذیری HDPE است. در نتیجه منطقی است كه تغییرات ماده بسته بندی شده در LDPE از نرخ بیشتری برخوردار باشد[5].
این نفوذ پذیری بالا می­تواند منشا تغییرات نامطلوب دیگری در ماده غذایی بسته بندی شده باشد. به همین دلیل است كه معمولا پلی اتیلن به تنهایی برای بسته بندی اكثر مواد غذایی به کار نمی­رود و در صنایع بسته‌بندی از تركیب اتیل وینیل الكل (EVOH) كه خواص بازدارندگی خوبی نسبت به گاز دارد و پلی‌اتیلن با چگالی كم كه خواص بازدارندگی خوبی نسبت به بخار آب دارد و همچنین ویژگی درزبندی عالی دارد، استفاده می‌كنند.
بسته بندی یک ممانعت کننده بین ماده غذایی و محیط است که انتقال نور، حرارت، رطوبت و گازها و فعالیت میکرواورگانیسم ها و حشرات را کنترل می­کند. در بسیاری از موارد برای ایجاد هماهنگی بین نیازهای نگهداری محصول و ماده بسته بندی لازم است از مواد بسته بندی مرکب استفاده شود، چرا که یک لایه بسته بندی قادر نیست مجموعه نیازهای مورد نظر را تامین کند. از این رو بسته بندی های جدید به تدریج جایگزین بسته بندی های قدیمی شده اند که یکی از آن ها بسته بندی های فعال است. یکی از خواص مطلوب که توسط این گونه بسته بندی ها بوجود می­آید، ممانعت کنندگی لایه های مختلف نسبت به اکسیژن، نور و رطوبت می­باشد.
بسته بندی­های پلاستیکی مانند فیلم های تک لایه و چند لایه، انواع بطری ها و ظروف، قوطی های آبمیوه و کنسرو و… از مواد پلاستیکی، نانو و زیست تخریب پذیر و جدیدا از پلیمرها و ترکیبات فعال تهیه می­شوند. در کشورهای بزرگ برای موارد خاص از این بسته بندی های فعال استفاده می شود.
در سال­های اخیر توجه به بسته بندی فعال در تولید مواد غذایی افزایش یافته است كه این امر ناشی از این حقیقت است كه این نوع بسته بندی در مقایسه با نوع مرسوم تنها مسئول در برگرفتن و محافظت ماده غذایی در برابر عوامل خارجی نیست، بلكه مزایای دیگری نیز خواهد داشت مانند كمك به افزایش ماندگاری ماده غذایی با استفاده از عوامل جاذب (رطوبت، اكسیژن و….)، عوامل آزاد كننده تركیبات مختلف (اتانول، دی اكسید كلرو( …،گرم نمودن و سرد نمودن ماده غذایی و امكان تعیین ماندگاری مواد غذایی با استفاده از سنسورها و…كه در ادامه به شرح مختصری از بسته بندی های فعال می پردازیم.