46 میلیارد دلار بازار نانو بسته بندی مواد غذایی تا سال 2031 / سه فناوری اولویت دار در این صنعت

به گزارش ای بی اس نیوز، بسته بندی مرحله نهایی فرآوری مواد غذایی است، زیرا تأثیر قابل توجهی در ماندگاری محصول غذایی دارد. هدف اصلی بسته بندی محافظت از مواد غذایی در برابر خطرات محیط خارجی است. بسته بندی اولیه نه تنها کیفیت محصول غذایی را حفظ می کند، بلکه اطلاعاتی در مورد مواد تشکیل دهنده ارائه می دهد و به توزیع و بازاریابی محصول به مصرف کننده نهایی کمک می کند.

مهمترین نقش بسته بندی حفظ کیفیت مواد غذایی بسته بندی شده است زیرا حفظ کیفیت محصول غذایی مهمترین موضوع در کل زنجیره تامین است. در سال های اخیر روش های جدیدی مانند بسته بندی با اتمسفر اصلاح شده، پوشش خوراکی، بسته بندی ضد میکروبی و بسته بندی آنتی اکسیدانی توسعه یافته است که به طور کلی به بسته بندی فعال و غیرفعال تقسیم می شود.

این روش ها نقش مهمی در افزایش عمر انبارداری و حفظ کیفیت محصولات غذایی تازه و فرآوری شده برای رفع نیاز مصرف کننده ایفا می کنند.

بسته بندی رایج امروزی می تواند با محافظت از مواد غذایی، ماندگاری محصول غذایی را افزایش دهد. بخش های مختلف صنعت بسته بندی مواد غذایی را می توان به شرح زیر در نظر گرفت:

* ظروف نگهداری و فیلم های بسته بندی
* نانوکامپوزیت های پلیمری
* جاذب ها

نانوکامپوزیت های پلیمری که در آنها نانوذرات در یک زمینه پلیمری پراکنده می شوند، دارای خواص بهبود یافته ای مانند استحکام بالا، خواص مانع گاز و پایداری حرارتی هستند. از این مواد می توان در بسته بندی مواد غذایی برای افزایش ماندگاری و محافظت در برابر آلودگی استفاده کرد. از مهمترین نانوپرکننده‌ها (پرکننده‌ها) و نانوتقویت‌کننده‌ها می‌توان به مونتموریلونیت و کائولینیت و نانوپلاکت‌های سیلیکات (لایه‌های دوبعدی با ضخامت یک نانومتر و طول چند میکرون)، نانوذرات سیلیس، نانولوله‌های کربنی، نانو ورقه‌های هم‌اکسید گرافن سیل، اشاره کرد. . اکسیدهای نشاسته و نانو کریستال ها ، به نانوالیاف سلولز، کیتوزان و کیتین اشاره کرد.

عملکرد انواع نانوکامپوزیت های صنعتی در بخش بسته بندی به شرح زیر است:

حذف اکسیژن

نانوکامپوزیت ها می توانند به عنوان جاذب اکسیژن در بسته بندی ها برای افزایش ماندگاری محصولات غذایی با جلوگیری از اکسیداسیون استفاده شوند. به عنوان مثال، نانوکامپوزیت های مبتنی بر خاک رس (خاک رس) در بطری های پلی اتیلن ترفتالات (PET) به حفظ تازگی نوشیدنی های بسته بندی شده کمک می کند.

سد گاز

نانوکامپوزیت های پلیمری را می توان برای بهبود خواص مانع گاز در مواد بسته بندی مانند فیلم ها و پوشش ها استفاده کرد. این مشکل می تواند به جلوگیری از نفوذ گازهایی مانند اکسیژن، نیتروژن و دی اکسید کربن که منجر به کاهش کیفیت محصولات بسته بندی می شود، کمک کند.

انواع نانوساختارهای مورد استفاده به عنوان سد گاز شامل خاک رس، اکسیدهای فلزی، گرافن و نانولوله های کربنی است. نانوکامپوزیت های مبتنی بر خاک رس برای بهبود خواص پلیمرهایی مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن استفاده می شود. ذرات خاک رس به عنوان یک مانع در برابر گازها و بخار آب عمل می کنند که باعث افزایش عمر مفید محصولات بسته بندی شده می شود.

نانوکامپوزیت های مبتنی بر اکسیدهای فلزی مانند دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی دارای خواص فوتوکاتالیستی هستند که می توانند برای بهبود خواص ضد میکروبی مواد بسته بندی استفاده شوند.

این اکسیدهای فلزی را می‌توان در ماتریس‌های پلیمری افزایش داد تا نانوکامپوزیت‌هایی با مانع گاز و خواص ضد میکروبی ایجاد کنند. نانوکامپوزیت‌های مبتنی بر گرافن برای ایجاد لایه‌های مانع گاز برای بسته‌بندی مواد غذایی استفاده شده‌اند.

نانوکامپوزیت های مبتنی بر نانولوله های کربنی نیز خواص مکانیکی و الکتریکی بسیار خوبی دارند و برای استفاده در بسته بندی ایده آل هستند. از این نانوکامپوزیت ها می توان برای ایجاد سد گاز و لایه های رسانا برای بسته بندی استفاده کرد.

آنتی باکتریال

نانوکامپوزیت ها می توانند خواص ضد میکروبی داشته باشند و از مواد غذایی بسته بندی شده در برابر فساد ناشی از باکتری ها و سایر میکروارگانیسم ها محافظت کنند. از جمله انواع نانوساختارهای مورد استفاده برای خواص ضد میکروبی خود می توان به نانوذرات نقره، تیتانیوم، اکسید روی و کیتوزان اشاره کرد.

نانوذرات نقره دارای خواص ضد میکروبی قوی هستند که آنها را به گزینه ای موثر برای بسته بندی مواد غذایی تبدیل می کند. این نانوذرات با آزاد کردن یون‌های نقره می‌توانند باکتری‌ها و قارچ‌ها را از بین ببرند.

نانوذرات دی اکسید تیتانیوم یکی دیگر از نانومواد محبوب مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی است. این ماده با تولید گونه‌های فعال اکسیژن کار می‌کند که می‌توانند به سلول‌های باکتریایی آسیب رسانده و از رشد آن‌ها جلوگیری کنند.

نانوذرات اکسید روی نیز معمولا در بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود. آنها خواص ضد میکروبی قوی دارند و می توانند از رشد باکتری ها و قارچ ها جلوگیری کنند.

نانوذرات کیتوزان نیز یک پلیمر طبیعی مشتق شده از کیتین است که در پوسته سخت پوستان یافت می شود. این نانوذرات دارای خواص ضد میکروبی قوی هستند و می توان از آنها در بسته بندی مواد غذایی برای جلوگیری از رشد باکتری ها و قارچ ها استفاده کرد.

ظروف جدید تولید شده توسط یک شرکت آمریکایی حاوی نانوذرات نقره با خاصیت ضد باکتریایی است. به گفته این شرکت ظروف ساخته شده 3 تا 4 برابر بیشتر از حد معمول غذا را تازه نگه می دارد. این ظروف قابلیت نگهداری میوه ها، سبزیجات، داروها، نان، پنیر، سوپ، سس و گوشت را برای مدت طولانی بدون تغییر رنگ، طعم و خواص غذایی آنها دارند.

نانو پوشش های محافظ

نانوپوشش‌ها را می‌توان روی مواد بسته‌بندی با ضخامت بسیار نازک تنها چند نانومتر یا کمتر اعمال کرد. آنها را می توان از طیف گسترده ای از مواد، از جمله فلزات، اکسیدها و پلیمرها ساخت. این پوشش‌ها می‌توانند با کاهش نفوذپذیری در برابر گازهایی مانند اکسیژن و بخار آب، خواص بازدارنده مواد بسته‌بندی را بهبود بخشند که می‌تواند به افزایش ماندگاری محصولات بسته‌بندی شده کمک کند.

از نقطه نظر عملکردی، نانو پوشش ها مانند نانو کامپوزیت ها هستند و عملکردهایی مانند حذف اکسیژن، ایجاد سد گاز، ایجاد خواص ضد باکتریایی، استحکام مکانیکی و محافظت از محصولات در برابر اشعه ماوراء بنفش را ارائه می دهند. بنابراین از نظر پلتفرم، این بخش شباهت زیادی به بخش نانوکامپوزیت دارد.

به عنوان مثال، پوشش‌های نانوسلولزی را می‌توان روی بسته‌بندی‌های کاغذی یا پلاستیکی اعمال کرد تا مانعی قوی در برابر گازها و مایعات ایجاد کند.

پوشش‌های اکسید گرافن را می‌توان بر روی انواع زیرلایه‌ها از جمله پلاستیک و فلز اعمال کرد که محافظت عالی در برابر نفوذ آب و گاز ایجاد می‌کند.

پوشش‌های اکسید فلزی در مقیاس نانو مانند دی‌اکسید تیتانیوم و اکسید روی را می‌توان روی مواد بسته‌بندی مواد غذایی اعمال کرد تا مانع اکسیژن و UV شود. این پوشش ها همچنین دارای خواص ضد میکروبی هستند که می تواند به افزایش ماندگاری محصولات غذایی کمک کند.

علاوه بر این، می توان از فیلم های چند لایه فوق نازک نیز استفاده کرد. در این فیلم ها از لایه های متناوب مواد مختلف استفاده می شود که هر کدام خواص خاص خود را دارند. به عنوان مثال، یک فیلم چند لایه می تواند از لایه های نایلون، پلی اتیلن و آلومینیوم ساخته شود تا یک مانع عالی در برابر اکسیژن و رطوبت ایجاد کند.

بسته بندی فعال و هوشمند

مواد بسته بندی فعال حاوی عوامل فعالی هستند که می توانند با محصول بسته بندی شده برای بهبود کیفیت یا ایمنی آن تعامل داشته باشند. از نانوذرات می توان برای محصور کردن عوامل فعال مانند جاذب اکسیژن یا عوامل ضد میکروبی استفاده کرد و به مرور زمان برای حفظ تازگی محصول آزاد کرد.

چارچوب های فلزی آلی، آلوتروپ های کربن، نانوساختارهای اکسید فلزی، لیزوزوم و کیتوزان و ترکیبات آلی مختلف را می توان به عنوان مواد فعال در بسته بندی مواد غذایی استفاده کرد.

بسته بندی هوشمند از آنجایی که غذاها محصولات ظریفی هستند، هوشیاری مداوم در طول چرخه زندگی آنها ضروری است. کیفیت غذا می تواند از دیدگاه میکروبیولوژیکی یا هر پدیده فیزیکی در طول زنجیره تولید تا زمان مصرف تغییر کند. بنابراین باید سیستمی وجود داشته باشد که بتواند محصولات غذایی را از مزرعه تا فرآوری و سپس به مصرف‌کننده نهایی نظارت دقیق داشته باشد.

علاوه بر این، مصرف کنندگان باید بتوانند به اطلاعات دقیق در مورد مراحل بسته بندی و نگهداری مواد غذایی دسترسی داشته باشند. این وضعیت مستلزم یک رویکرد سیستماتیک برای کنترل محصولات غذایی قبل، حین و بعد از فرآوری است. برای این منظور می توان از بسته بندی هوشمند برای تایید کیفیت محصولات غذایی در سراسر زنجیره تامین و ارائه اطلاعات لازم به مصرف کننده نهایی استفاده کرد.

بسته بندی هوشمند حاوی نانوحسگرهایی است که می توانند در مواد بسته بندی ادغام شوند تا تغییرات دما، رطوبت یا ترکیب گاز را تشخیص دهند. این حسگرها می توانند اطلاعات لحظه ای در مورد وضعیت محصول بسته بندی شده ارائه دهند و به اطمینان از ایمنی و کیفیت آن کمک کنند.

از هر نوع سنسورهای مورد استفاده در صنعت بسته بندی مواد غذایی اینها شامل حسگرهای گاز، بیولوژیکی، دما، زمان، pH و رطوبت است که جزئیات بیشتری از آنها در زیر ارائه شده است.

سنسورهای گاز

از نانوحسگرها می توان برای شناسایی و نظارت بر گازهای ساطع شده از محصولات غذایی مانند گاز اتیلن آزاد شده توسط میوه ها در هنگام رسیدن یا فساد استفاده کرد. این حسگرها می توانند اطلاعاتی را در زمان واقعی در مورد تازگی و کیفیت غذاهای بسته بندی شده ارائه دهند.

حسگرهای زیستی

این حسگرها می توانند شاخص های بیولوژیکی خاصی مانند پاتوژن ها، آلرژن ها یا سمومی را که ممکن است مواد غذایی را آلوده کنند، شناسایی کنند. آنها می توانند به اطمینان از ایمنی مواد غذایی کمک کنند و علائم هشدار دهنده مشکلات احتمالی را ارائه دهند.

راه رفتن

اندازه بازار جهانی نانوتکنولوژی برای بسته بندی مواد غذایی 18.32 میلیارد دلار در سال 2022 است و انتظار می رود تا سال 2031 به 46.50 میلیارد دلار برسد که در دوره پیش بینی 2031-2023 با CAGR 11.12 درصد رشد می کند.

ارزش سرمایه بازار بسته بندی هوشمند نیز با نرخ رشد 6.2 درصدی از سال 2021 تا 2028 به 2945 میلیارد دلار خواهد رسید.

انتهای پیام