بسته بندی فعال و هوشمند به نوعی از بسته بندی مواد غذایی گفته می شود که نسبت به تغییراتی که در طول مدت نگهداری ماده غذایی رخ می دهد حساس است و به آن واکنش نشان می دهد. بسته بندی فعال وهوشمند، در میان پژوهش های جدید در صنعت بسته بندی جای ویژه ای برای خود باز کرده است. به عنوان مثال مشخص شده استفاده از این نوع بسته بندی برای محصولات گوشتی و ماهیچه ای مزایای زیادی دارد.
ترکیبات بسته بندی های هوشمند طوری طراحی شده اند که با مواد غذایی پیوند می خورند به طوری که یا از ماده غذایی بسته بندی شده خارج می شوند یا جذب ماده غذایی می شوند. البته امکان استفاده از بسته بندی هوشمند برای مواد غذایی به نوع محصول غذایی بستگی دارد. یعنی محصول باید بتواند در مقابل تغییرات دما در طول زمان مقاومت لازم را داشته باشد.
به عنوان نمونه ای از موادی که در بسته بندی هوشمند به کار می روند می توان به ترکیباتی که به عنوان جاذب اکسیژن، بخار آب و گاز کربنیک در بسته بندی هوشمند به کار می روند اشاره کرد. این ترکیبات موادی با نفوذپذیری مغناطیسی اند. این مواد می توانند از رشد میکروارگانیسم ها جلوگیری کنند. آنها دارای حسگرهای میکروارگانیسم ها و ابزار های الکترونیکی ای هستند که ویژگی محصول را بر حسب دما-زمان مشخص می کنند و همین طور چون جاذب اند از رشد میکرواگانسیم ها هم جلوگیری می کنند. (به عنوان نمونه ای از مزایای این بسته بندی ها می توان به بسته بندی هایی که از مواد جاذب اکسیژن ساخته شده اند اشاره کرد که اکسیژن را از داخل بسته حذف می کنند، در نتیجه از محصولات حساس به اکسیژن در مقابل اکسیداسیون محافظت می کنند.)
بسته بندی فعال در بخش صنایع غذایی در بازارهای ژاپن و آمریکا بیش ازنقاط دیگر جهان پیشرفت کرده است. بنـابراین این کشورها تجـربیات بیشتری نیز در کاربـرد بسته بندی فعال در محصولات خیلی گران و محصولاتی با حساسیت بیشتر دارند. این قبیل محصولات را می توان با دارو، محصولات پزشكی و ابزارآلات الکتریکی و ... مقایسه کرد که در هنگام گذاشتن و برداشتن و توزیع ممکن است آسیب ببینند.
در بسته بندی فعال از حس‌گرها و شناساگرهای مناسب استفاده می شود. البته هرچند آثار مثبت این نوع بسته بندی بر کیفیت، ایمنی و سلامت غذا تا رسیدن به دست مصرف کنندگان ثابت شده اما باید به جنبه های اقتصادی و بازاریابی آن نیز توجه داشت.
محققان شکل‌های مختلفی از بسته بندی های هوشمند را ابداع کرده اند که از جمله آنها بسته بندی هایی هستند که در آنها از حس‌گرهای اکسیژن، شناساگرهای نشان دهنده تازگی و بروز فساد در غذا،شناساگرهای سالم بودن بسته و شناساگرهای زمان- دما استفاده می شود. اگر مشکل صرفه اقتصادی بسته‌ بندی های هوشمند حل شود استفاده از آنها در مواد غذایی از جمله گوشت و محصولات گوشتی اجتناب ناپذیر خواهد بود.
شکل های مختلف بسته بندی های هوشمند
• بسته بندی های دارای شناساگرهای دما-زمان
در این شکل از بسته بندی هوشمند ابزاری مورد استفاده قرار می گیرد که هر تغییر قابل اندازه گیری مربوط به دما-زمان را نشان می دهد.
نشانگرهای دمایی که روی بسته‌ بندی برچسب زده شده‌اند می‌توانند درباره بار حرارتی ای که سطح بسته‌بندی در زنجیره توزیع متحمل شده اطلاع بدهند و این کار را به صورت یک پاسخ قابل مشاهده به شکل تغییر شکل مکانیکی، تغییر رنگ یا جابجایی رنگ انجام می دهند.
به عنوان نمونه نشانگری به صوررت ورقه ای مستطیل شکل از جنس فیلم یا چسب بر روی محصول قرار می گیرد. این یک نشانگر به دما حساس است و مصرف کنندگان با مشاهده وضعیت آن می توانند بفهمند که آیا محصولات غذایی فاسد شدنی در دمای بالا قرار گرفته اند یا نه.
• شناساگرهای آنزیمی
برچسب های مربوط به شناساگرهای آنزیمی بیشتر برای گوشت مرغ و گوشت چرخ شده گوساله مورد استفاده قرار می گیرند. از این برچسب در خطوط هوایی انگلیس استفاده می شود و با استفاده از آن کادر هواپیمایی وضعیت غذاهای از پیش آماده و فسادپذیر را کنترل می کنند.
• شناساگرهای زمان- دمای میکروبی
شناساگرهای میکروبی به دلیل اینکه به طور مستقیم با فساد غذا در ارتباط اند، به خوبی توانسته اند در بازار جای خود را باز کنند. یک نمونه از این شناساگر برچسبی به شکل یک بالشتک کوچک ژلی است که بر روی بسته ماده غذایی چسبانده می شود. این برچسب در حالت فعال سبز است و به تدریج با سپری شدن زمان مصرف رنگ آن به سمت بنفش یا قرمز می رود. این تغییر رنگ به دلیل کاهش pH است و رشد میکروارگانیسم های تلقیح شده به ژل باعث این تغییرات می شود. درواقع پاسخ نشانگر زمان- دما به طور کامل با فساد میکروبی غذا هماهنگ است. تاکنون شرکت های مختلفی از این شناساگر برای بسته بندی ساندویچ تازه و گوشت تازه استفاده کرده اند.
• شناساگر زمان- دمای پلیمری
این شناساگر زمانی که محصول تازه است بیرنگ و بعد از آن تیره می شود. از این نوع شناساگر برای مواد غذایی آمادۀ مصرف، سبزی ها، میوه های تازه، سالاد، آب میوه، محصولات لبنی و گوشت تازه استفاده می شود. سازمان جهانی یونیسف از این نوع شناساگر بر روی تمام واکسن های ارسالی خود استفاده می کند.
نوعی از این شناساگر را می توان به طور مستقیم بر روی بسته چاپ کرد یا از برچسب استفاده کرد. تقریباً در تمام بسته بندی های مرغ های تازه عرضه شده در کشور سوییس از این برچسب استفاده می شود.
• شناساگرهای زمان- دمای فتوکرومیک
این نوع بسته بندی ها انباشته شدن تغییرات حاصل از دما و زمان را در طی مدت نگهداری محصولات منجمد فساد پذیر مانند سوسیس، غذاهای آماده و غیره نشان می دهد. در این بسته بندی نور ماورای بنفش همانند چراغ راهنما عمل می کند.
زمانی که شرایط محصول غذایی نامساعد شد، تحت تأثیر این نور ابتدا رنگ آبی تیره ظاهر می شود و سپس با گذشت زمان این رنگ کمرنگ می شود و وقتی حالت سایه همان رنگ ( در اینجا آبی) را پیدا می کند نشان می دهد که زمان ماندگاری محصول به اتمام رسیده است. برچسب های مورد استفاده در این نوع بسته بندی می بایست در مقابل تغییر شرایط مقاوم باشند و خاصیت شان را حفظ کنند.
• مثالی از به کارگیری شناساگرهای های دما- زمان در بسته بندی های محصولات غذایی
در سال 2005 رنگی به نام «رنگ افشاء کننده» تولید شد که به دمای محیط حساس است. این رنگ با استفاده از مهندسی رنگ و به کارگیری برچسب ترموکرومیک ساخته شد. این نوع رنگ بر روی بسته‌بندی محصول چاپ می شود و با تغییر دمای محصول، بخشی یا تمام آن تغییر رنگ می‌دهد. نمونه ای از کاربردهای آن در بسته‌بندی های شیر است. هنگامی که دمای شیر به بالای 4/4 درجه سانتی‌گراد می‌رسد، نوار آبی رنگ دایره‌ای، محو می شود و نوشته «به یخچال بازگرداننده شود» دیده می‌شود و زمانی که دمای آن به زیر 4/4 درجه سانتی گراد بر گردد، نوار آبی دوباره ظاهر شود. دلیل حساسیت به دمای 4/4 درجه سانتیگراد این است که در دمای بالاتر از آن فساد میکروبی در شیر به شدت افزایش می یابد.