لطفا گوشی را در حالت عمودی به دست بگیرید

کاربرد فناوری نانو در کشاورزی و صنایع غذایی

....



کاربردفناورینانودرکشاورزیوصنایعغذایی (موردمطالعهشرکتصنایعغذاییسحرهمدان)

رسول مالکی و مریم محمدی دانشجوی دکتری توسعه کشاورزی، کارشناس مسئول واحد مهندسی کشاورزی شرکت صنایع غذایی سحر همدان

دانش آموخته کارشناسی صنایع غذایی، کارشناس تولید شرکت صنایع غذایی سحر همدان

چکیده

 فناوری نانو به عنوان یک فناوری نوین در توسعه بسیاری از عرصه های علمی و صنعتی، توانسته است به خوبی جایگاه خود را در علوم کشاورزی و صنایع وابسته آن به اثبات برساند و امروزه بیشتر کاربردهای نانو در این عرصه تجاری سازی شده است. مقاله حاضر، یک مقاله مروری است و با توجه به اطلاعات گردآوری شده، کاربرد نانو در صنعت غذا، در ۵ بخش کشاورزی، ماشین آلات و تجهیزات، فراوری، بسته بندی و انبارداری تنظیم گردیده است. مورد مطالعه این تحقیق شرکت صنایع غذایی سحر همدان می باشد و مطالب متناسب با فرایندهای موجود در این شرکت جمع آوری شده است. استخراج DNA از گیاهان، افزایش کارایی تغذیه گیاهان با نانو کودهای شیمیایی، صرفه جويي در مصرف آب و اصلاح خاک با استفاده از نانو سوپر جاذب و افزایش ماندگاری محصولات کشاورزی با استفاده از نانوجاذب های زئولیتی از کاربردهای نانو در کشاورزی است، همچنین فناوری تائو میتواند در پردازش غذاء در تثبیت و پوشش دهی آنزیم هاء در امولسیون های مواد غذایی، نقش فناوری نانو در سنتز غذاء در حامل های لیپیدی در صنایع غذایی، در فیلتراسیون و رویکردهای دستکاری مواد نفش داشته باشد.

کلماتکلیدی: فناوری نانو، کشاورزی، صنایع غذایی

1- مقدمه

رشد روز افزون جمعیت و کمبود مواد غذایی از یک سو و نابودی بخش مهمی از منابع زیست محیطی کره زمین به دلیل استفاده بی رویه از سوی دیگر، لزوم تغییر نگرش جدی نسبت به مدیریت بخش کشاورزی و صنعت غذا در سطح جهانی را نمایان می سازد جمعیت کنونی جهان حدود ۶۳ ۷ میلیارد نفر می باشد که از این تعداد ۸۳ میلیارد نفر دچار سوء تغذیه هستند )2018 (Worldlerneters, به این ترتیب نزدیک به ۱۱ درصد جمعیت جهان از گرسنگی و سوء تغذیه رنج می بر شد. این در حالی است که با براورد جمعیت جهان بالغ بر ۹ میلیارد نفر در سال ۲۰۵۰، نیاز غذایی به ۳ برابر افزایش می یاید. باید توجه داشت که عوامل تولید یعنی آب، خاک و انرژی متناسب با آن رشد نخواهد کرد. مطابق با تعریف بانک جهانی منظور از امنیت غذایی، دسترسی همه مردم در تمام اوقات به غذای کافی برای داشتن یک زندگی سالم است، بنابراین امنیت غذایی به دلیل محدودیت منابع تولید آب، خاک، انرژی و رشد جمعیت در معرض خطر می باشد و این نقیصه یا تعامل صنعت و کشاورزی به ویژه مکانیزاسیون کشاورزی در حال کاشت، داشت و برداشت، انبارداری و فراوری محصولات کشاورزی قابل حل میباشد (أعرابی، 1390)

ورود نسل اول فناوری ها به عرصه کشاورزی، در چند دهه گذشته، منجر به وقوع انقلاب سبز و گذر از کشاورزی سنتی به کشاورزی صنعتی گردید. در این دوره تغییرات چشم گیری در میزان کمیت و کیفیت محصولات کشاورزی صورت گرفت که البته در کنار آن استفاده بی رویه از منابع مشکلاتی را نیز در پی داشت. اکنون با گذشت سال ها از وقوع انقلاب سبز و کاهش مجدد نسبت رشد تولیدات کشاورزی به جمعیت جهان، لزوم به کارگیری فناوری های جدید در صنعت کشاورزی و غذا پیش از هر زمان دیگری آشکار است.

فناوری نانو به عنوان یک فناوری نوین در توسعه بسیاری از عرصه های علمی و صنعتی، توانسته است به خوبی جایگاه خود را در علوم کشاورزی و صنایع وابسته آن به اثبات برساند و امروزه بیشتر کاربردهای نانو در این عرصه تجاری سازی شده است. ورود فناوری نانو به صنعت کشاورزی و صنایع غذایی، متضمن افزایش میزان تولیدات کشاورزی و کیفیت آنها، در کنار حفظ محیط زیست و منابع گره زمین می باشد. فناوری نانو، از علومی است که می توان از آن در امر تولید مواد غذایی بهره برد و این فناوری پتانسیل لازم برای ایجاد انقلابی عظیم در بخش کشاورزی را دارد. با وجود اینکه در سال های گذشته، استفاده از علم نانو در زمینه کشاورزی، بیشتر جنبه نظری داشته است، اما در سال های اخیر کاربرد آن به صورت عملی نیز امکان پذیر شده و در آینده نیز این مسیر رو به رشد ادامه خواهد داشت و اثرات شگرف أن هر روز بیش از پیش مشخص خواهد گردید ولی پور و همکاران، ۱۳۹۴)

٢- مواد و روش ها

مقاله حاضر، یک مقاله مروری است و روش تحقیق، روش کتابخانه ای می باشد که داده ها و اطلاعات آن از طریق مطالعه منابع و ماخذ مختلف جمع آوری شده است. در اجرای تحقیق، با برخی محققان و صاحب نظران حوزه شانو، کشاورزی و صنایع غذایی، مصاحبه های نیمه ساختار یافته انجام شد و از نظرات آنان در تکمیل مطالب استفاده گردید. همچنین از سایت Statnano.com که پایگاه معتبری در معرفی فناوری های نانو که تجاری سازی شده اند، بهره گرفته شد. با توجه به اطلاعات گردآوری شده، کاربرد نانو در صنعت غذا، در ۵ پخش زیر تنظیم گردید

1- کاربرد نانو در کشاورزی و پرورش محصولات مختلف زراعی و باغی مورد استفاده در صنایع غذایی

2- کاربرد نانو در بهبود کار با ماشین آلات و تجهیزات مورد استفاده در صنایع غذایی

3- کاربرد نانو در فراوری و تبدیل محصولات کشاورزی

4- کاربرد نانو در بسته بندی مواد غذایی فرآوری شده

5- کاربرد نانو در نگهداری و انبارداری مواد غذایی فرآوری شده

مورد مطالعه این تحقیق شرکت صنایع غذایی سحر همدان می باشد و مطالب متناسب با فرایندهای موجود در این شرکت جمع آوری شده است. شرکت صنایع غذایی سحر، تحت مالکیت بخش خصوصی در سال ۱۳۷۰ به منظور تولید انواع مواد غذایی بر پایه محصولات کشاورزی کنسروهای غیر گوشتی) تأسیس گردید. شرکت سحر، در سال های ابتدایی تأسیس یا همکاری ۲۰ نفر پرسٹل، فعالیت تولیدی خود را آغاز نمود که با توسعه روند تولید خود، در حال حاضر از همکاری ۹۰۰ نفر پرسنل خبره و کارآمد در بخش های مختلف استفاده می نماید. تولیدات این شرکت در 10 گروه محصولی درب، شوریجات، ترشی جات، سس های سرد و گرم، کنسروها، کمپوتها، مریاها، خوراکها، شربت ها و عسل) شامل ۷۰ نوع محصول و بیش از ۲۰۰ نوع بسته بندی می باشد.

٣- نتایج و بحث

3-1- کاربرد نانو در کشاورزی

3-1-1- استخراج DNA از گیاهان با کیت نانومغناطیسی

محققان با استفاده از نانوذرات مغناطیسی آهن، کیت هایی را عرضه کردند که بدون نیاز به سانتریفیوژ قادر به استخراج mRNA و بازیابی DNA است، در این پروژه استفاده از نانوذرات مغناطیس آهن برای ساخت مجموعه ای از کپتها مد نظر قرار گرفت تا در آزمایشگاه هایی همچون بیوتکنولوژی و پزشکی کاربرد داشته باشد. استخراج مولکول هایی چون RNA DNA و پروتئین توسط این کیت ها انجام میشود. استخراج این مولکول ها از منابعی همچون بافت گیاهی، بافت انسان و خاک اجرایی شد. کیت هایی برای این منظور در بازار وجود دارد؛ اما این نوع گیت با توجه به سیستم آن و استفاده از نانوذرات متفاوت بوده و دارای برتری های فنی مانند عدم نیاز به سانتریفیوژ است.

شناسایی رقم های گیاهی و تعیین دقیق اصالت آن ها، اهمیت زیادی در کشت و کار صحیح و اقتصادی دارد. برخی ارقام گیاهی خاص صنعت بوده و کاربرد وسیعی در صنایع غذایی دارند. شناسایی ارقامی که پارامترهای مهم مورد نیاز صنایع غذایی مانند پریکس، سایز، رنگ، بافت و غیره را دارا می باشند، از اهمیت خاصی در این صنعت برخوردار است. استخراج DNA با هدف شناسایی مولکولی و ژنتیکی ارقام مختلف انجام گرفته و از این طریق گام موثری برای تشخیص اصالت محصولات کشاورزی برداشته می شود (مردی و همکاران، ۱۳۹۵)

3-1-2- افزایش کارایی تغذیه گیاهان با نانوکودهای شیمیایی

کودهای شیمیایی به طور معمول از طریق محلول پاشی روی اندام های هوایی گیاه یا به صورت پخش در خاک برای استفاده اندام های زمینی گیاه، به کار می رود. در این میان، به دلیل وقوع معضلاتی مانند آیشویی، روان آب و تبخیر، تنها بخش اندکی از عناصر مؤثر کود به نقطه هدف می رسد که بسیار کمتر از حداقل غلظت مؤثر مورد نیاز گیاه است. از این رو، به منظور اعمال کنترل مؤثر بر وضعیت تغذیه ای گیاه، به کاربرد مکرر کودهای شیمیایی نیاز است که این کار برد پی در پی می تواند موجب بروز برخی اثرات جانبی نامطلوب، مانند آلودگی آب و خاک شود. بنابراین، باید با به کارگیری فناوری های نوین اقدام به طراحی و ساخت کودهایی کرد که از ویژگی هایی مانند رهاسازی کنترل شده عناصر در پاسخ به محرک های ویژه، فعالیت هدف گیری ارتقا یافته، سمیت زیست محیطی کمتر و رسانش آسان و ایمن عناصر برخوردارند و بدین طریق مانع از کاربرد مکرر کودهای شیمیایی شد. فناوری نانو، به عنوان یک فناوری نوظهور، نقش مهمی در بهینه سازی تکنیک های مدیریتی کشاورزی مرسوم بر عهده دارد. به واسطه کاربرد فناوری نانو در طراحی و توسعه نانوکودها و نائو سیستم های رسانش عناصر غذایی به ریشه های گیاهان، می توان از طریق افزایش کارآیی مصرف کودهای شیمیایی به دستاوردهای شگرفی مانند افزایش عملکرد محصول، کاهش هزینه های تولید و حفاظت از محیط زیست نائل آمد (نادری و همکاران، ۱۳۹۱).

سه عنصر غذایی نیتروژن، فسفر و پتاسیم از عمده ترين عناصر مورد نیاز گیاهان است که از طریق مصرف کودهای شیمیایی تامین می شود. یا وجود این، ۴۰ تا ۷۰ درصد از نیتروژن، ۸۰ تا ۹۰ درصد از فسفر و ۵۰ تا ۷۰ درصد از پتاسیم کودهای ش یمیایی مرسوم با اندازه ذرات بیش از ۱۰۰ نانومتر به درون محیط نشت می کشد و قابل جذب توسط گیاهان نیست (نادری و همکاران، ۱۳۹۱). مطالعات نشان میدهد که کاربرد کود پایه نانو به طور قابل توجهی نسبت به کود پایه معمولی موجب بهبود صفات اندازه گیری شامل صفات رویشی از جمله وزن تر و خشک شاخساره و ریشه، تعداد شاخه فرعی، تعداد برگ، سطح برگ، شاخص کلروفیل، صفات کیفی از جمله پروتئین، آنزیم پراکسیداز و محتوای عناصر غذایی نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، سدیم و منیزیم اندام هوایی گیاه گرديد (حسینی، ۱۳۹۶). ایده استفاده از کودهای کندرها موجب توسعه کودهای

نانو کپسولهای شده است که در آنها کودهای شیمیایی نیتروژنه، فسفر و پتاسه در پوشش هایی از جنس نانوذرات محصور می گردند (پارک و همکاران، ۲۰۰۸). با استفاده از فناوری نانو و به ویژه با به کارگیری نانوذرات می توان وضعیت غذایی و رطوبتی گیاه را کنترل کرد و به انجام آبیاری با کوددهی در زمانی مناسب اقدام کرد به گونه ای که گیاه بتواند بالاترین مقدار آب و عناصر غذایی را جذب نماید. امکان هیجان انگیز تلفيق دانش کشاورزی و فناوری نانومقیاس در درون حسگرها دارای پتانسیل افزایش حساسیت و واکنش پذیری سیستچهای کشاورزی و در نتیجه کاهش قابل ملاحظه زمان پاسخ دادن نسبت به معضلات قابل تشخیص در اراضی زراعی است. به واسطه کنترل وضعیت سلامتی گیاه با استفاده از فناوری نانو می توان قبل از آنکه علایم ناشی از بروز بیماری یا اختلال تغذیه ای در بافت های گیاه قابل رویت ش ود، آنها را تشخیص داد و بدین گونه امکان تبدیل سیستم های کشاورزی به سیستم هایی هوشمند وجود خواهد داشت. در سیستمهای کشاورزی هوشمند، وسایل نانومقیاس هم به عنوان عوامل پیشگیری کننده و هم به عنوان سیستم های هشدار دهنده پیش از وقوع آسیب عمل می کنند. شانو فرموله کردن عناصر غذایی کم مصرف شیر می تواند سبب افزایش جذب این عناصر از طریق برگ های گیاه طی محلول پاشی آنها شود (نادری و همکاران، ۱۳۹۱).

۳ - ۱ - ۳-  صرفه جویی در مصرف آب و اصلاح خاک با استفاده از نانو سوپرجاذب

أب مهم ترین عامل در تولید محصولات کشاورزی و تأمین مواد غذایی است. از بین رفتن پوشش گیاهی بر اثر کمبود آب باعث بروز تغییرات آب و هوایی در کره زمین و گرم شدن هوا می گردد، در این شرایط هر اقدامی در راستای صرفه جویی در مصرف آب و جلوگیری از هدر رفتن و آلودگی آن اهمیت حیاتی دارد. از جمله راه کارهای مدیریتی که می توان در جهت استفاده بهینه از منابع آبی موجود مورد استفاده قرار بگیرد، کاربرد مواد جاذب رطوبت از جمله پلیمرهای آب دوست می باشد که این مواد علاوه بر قابلیت جذب آب، اصلاح کننده خاک نیز هستند.

کاربرد هیدروژل های سوپر جاذب، جدیدترین شیوه آبیاری برای مناطق خشک است که به کمک آن می توان تا ۵۰ درصد مصرف آب آبیاری را کاهش داد و ضمنا از آیشویی کودهای محلول در آب و آلودگی آبهای زیرزمینی جلوگیری کرد. سوپر جاذب در خاک، آب را همراه با کودهای محلول در آن، جذب کرده و بنا بر تقاضای ریشه در اختیار آن قرار می دهد. لذا این روش به تنهایی یا در کنار سایر روش های نوین آبیاری، اگر به درستی پیاده شود و تداوم یابد، می تواند ایران را از فجایع خشکسالی و زیست محیطی از یک سو و از وابستگی شدید غذایی و رهایی از بحران اشتغال از سوی دیگر، برهاند و انقلابی در کشاورزی و اقتصاد ایجاد کند.

پلیمرهای سوپر آب ضمن بالا بردن ظرفیت نگهداری آب در خاک های سبک می توانند مشکل نفوذ ناپذیری خاکهای سنگین و مشکل أبشویی سریع کودها و آلودگی آبهای زیرزمینی را نیز مرتفع کنند. این سوپر جاذب ها از آنجا که با جذب سریع آب به میزان صدها برابر وزن خود به ڑلی با دوام زیاد تبدیل می شوند، در کشاورزی و باغبانی از جایگاه ویژه ای در دنیا برخوردار شده اند. با اینکه سوپرآب، تحت فشار هم قادر به نگهداری آب جذب کرده خود است، به محض نیاز ریشه، آب را به سهولت در اختیار آن قرار می دهد. سوپرآب یا جذب سریع آب و حفظ آن، یازده جذب آب ناشی از بارندگی های پراکنده را بالا برده و در صورت آبیاری خاک، فواصل آبیاری را نیز افزایش می دهند. مقدار این افزایش به شرایط فیزیکی خاک، آب و هوای منطقه و میزان مصرف سوپر جاذب در خاک، بستگی دارد. استفاده از سوپر آب در کاشت نشا و نهال، تنش های رطوبتی را از بین برده و به سازگاری نباتات کاشته شده یا محیط کمک می نماید

PH نزدیک به خللی در سوپراب که بین ۶ تا ۷ است، اثر سوء بر خاک نداشته و هیچ گونه سمینی نیز ندارد. این سوپر جاذب ها پس از ۳ تا ۵ سال، بسته به نوع آن و ترکیب خاک، توسط میکروارگانیسمها تخریب می شوند و لذا آلودگی زیست محیطی نیز ایجاد نمی کنند. علاوه بر نگهداری آپ، سوپر آب به علت تغيير حجم صداوم آنبساط به هنگام تورم و انقباض به هنگام از دست دادن آب) میزان هوا را در خاک افزایش می دهد. دو نوع سوپر آب A200 و A300  مشخص ترین محصولات نانو أب ایرانیان هستند که اولی برای کلیه مصارف کشاورزی و دومی برای پرورش، حفظ و نگهداری و جابجایی نهال و يسترهای کشت قارچ، طراحی شده است.

3-1-4-  افزایش ماندگاری محصولات کشاورزی با استفاده از نانوجاذب های زئولیتی

نانوجاذب ها و واکنش های مفید حاصل از حضور آنها کاربردهای گسترده ای در صنایع به ویژه در تصفیه پساب های صنعتی و عاری سازی پساب ها از فلزات سنگین با مواد رنگی دارند. یکی از کاربردهای مهم این ترکیبات مبتنی بر فناوری نانو، کاربرد آنها در کشاورزی و در صنایع پایین دستی آن به ویژه در فرایندهای پس از برداشت و انبارداری محصولات است. نانوجاذب زئولینی محصول تاییدیه دار شرکت زیست پژوهان خاورمیانه محسوب می شود که به منظور افزایش ماندگاری تولیدات باغی در مرحله بعد از برداشت و انبار تا رسیدن به دست مصرف کننده استفاده می شود. جدا شدن میوه از درخت، سبب بروز یک سری تغییرات فیزیولوژیک در میوه می شود، لذا لازم است به سرعت نسبت به حمل و نگهداری آن در سردخانه اقدام شود. یکی از مهم ترین عوامل فساد میوه و برخی محصولات کشاورزی، حمل نامناسب و تأخیر در انتقال به سردخانه است. به گفته متخصصین کشاورزی در اثر هر روز تأخیر در انتقال میوه ها حدود دو هفته از عمر میوه کاسته می شود، زیرا در این مرحله حساسیت محصول به عواملی نظیر کاهش رطوبت، گاز اتیلن، آفات و بیماری ها به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.

گاز اتیلن ساده ترین هورمون گیاهی است که سبب بروز اثرات فیزیولوژیک مختلفی در گیاه و میوه می شود. اتیلن به علت تأثیر بر رسیدن میوه، هورمون پیری نیز نام گرفته است. اثر اتیلن پس از رسیدگی به صورت تغییر رنگ، کاهش استحکام میوه و نهایتأ لهیدگی آن بروز می کنند. افزایش

گاز اتیلن در محیط نگهداری میوه سیب رسیدگی بیش از حد، تغییر در نسبت قند به اسید، تغییر در رنگ و فساد آن می شود. از طرفی افزایش این

از شرایط مناسبی را برای رشد و تکثیر میکروارگانیسم هایی نظیر بوتیریس، مونيلا. پنی سیلیوم و غیره ایجاد می کند. با آلوده شدن یک میوه سایر میوه ها نیز در معرض این میکروب ها قرار می گیرند و به سرعت ضایعات انبارداری افزایش پیدا می کند.

استفاده از مواد نانوجاذب زئولیتی (ترکیب رس مصنوعی و پرمنگنات پتاسیم)، یکی از موثرترین فرایندهای کنترل گاز اتیلن است. در این روش تائو جاذب ضمن جذب گاز اتیلن، به صورت شیمیایی با آن واکنش داده و سبب حذف این گاز از محیط و جلوگیری از اثر مخرب آن می شود. این نانوجاذب از نانوذرات متخلخل زئولیت ساخته شده است که کانال ها و شبکه های حاصل از این تخلخل ابعاد نانومتری دارند. در این کانال ها کاتالیزورهای ویژه ای نظیر پرمنگنات پتاسیم اندود شده است. مولکول های گاز اتیلن و میکروارگانیسم های موجود در هوای محیط بعد از ورود به کانال های نانومتری زئولیت در حضور کاتالیزورها، خنثی شده و از بین می روند. در نتیجه هوای تصفیه شده و عاری از میکروارگانیسم ها و مولکول های گاز اتیلن به محیط برگردانده می شود.

2-3- کاربرد نانو در ماشین آلات و تجهیرات صنایع غذایی

صنایع غذایی همواره در تکاپوی یافتن روش ها و تجهیزات جدید تر و ارزان تر برای تولید و نگهداری مواد غذایی می باشد. با توجه به شرایط خاص حاکم بر دستگاه های فراوری مواد غذایی، قطعات این دستگاهها که در تماس با مواد غذایی قرار دارند، دچار خوردگی و سایش می شوند که هزینه هایی را به این صنایع تحمیل می کند. همچنین استریل بودن سطحی که در تماس با غذا است، از اهمیت فراوانی برخوردار است. با ورود فناوری نانو به صنایع غذایی، کار کرد بعضی از تجهیزات ارتقا یافته، هزینه ها کاهش یافته و کیفیت محصولات تولیدی نیز بهبود پیدا کرده است گزارش صنعتی فناوری نانو، ۱۳۹۴). برخی کاربردهای فناوری نانو در تجهیزات و ماشین آلات شامل موارد زیر می باشد:

-  پوشش های عایق نیمه شفاف نانومتری که نانو عایق نامیده می شود، در تانک ها و لوله های فرآوری لبنیات مورد استفاده قرار گرفته اند تا هم هزینه ها را کاهش داده و هچ موجب افزایش عمر تجهیزات گردند.

-  سیستم های پوششی مقاوم در برابر خوردگی های بیولوژیکی که مانع از فعالیت باکتری های SRBI8 می شوند.

- اعمال پوشش های مقاوم به سایش و مقاوم به خوردگی در تجهیزات به کار رفته در صنایع فرآوری نمک، چغندر قند و نیشکر که منجر به افزایش عمر این تجهیزات می شود.

- پوشش های دارای ضریب اصطکاک کم و چسبندگی پایین برای کاربردهایی از قبیل فبف و چاقوهای همزن خمیر، قالب اکستروژن تولید شکلات.

- نانو پوشش های اعمال شده روی ابزارهای برش گوشت از جنس تیترید تیتانیوم و یا سایر پوشش های سرامیکی هستند. این پوشش ها دارای سختی و مقاومت به سایش بسیار بالایی هستند.

- درسطوح داخلی یخچال های خانگی و صنعتی جهت جلوگیری از رشد میکروبی و تمیز و بهداشتی نگه داشتن شرایط داخلی یخچال، از نانو ذرات استفاده شده است. پوشش هایی که حاوی نانو ذرات هستند، جهت ایجاد سطوح ضد میکروبی، سطوح مقاوم در برابر خورندگی و خراش مورد استفاده قرار می گیرند.

- استفاده از فناوری نانو در تجهیزات سرخ کن (به علت افزایش سطح مقطع) موجب کاهش چشمگیر میزان روغن مصرفی در رستوران ها و فروشگاه های فست فود شده است. همچنین این فناوری موجب تازه نگه داشتن روغن سرخ کردنی برای مدت طولانی تر، طعم و مزه بهتره محصولات سرخ شده ثردتر و با قوام بیشتر و هزینه کمتر و همچنین قواید فراوان برای سلامتی و محیط زیست شده است. شرکت آمریکایی oil fresh تجهیزات سرخ کردن عمیق در رستوران ها را با استفاده از این فناوری توسعه داده است .

- کاربرد نانو ذرات (الماس، فلورین و نانو لوبها) در جلوگیری از خوردگی و بهبود روان کاری قطعات متحرک صنعتی و موتور خودرو است. روان کاری را می توان به کلیه عملیاتی اطلاق نمود که اثرات اصطکاک و ساییدگی را تقلیل می دهند روان کننده به ماده ای اطلاق می شود که با قرار گرفتن مابین دو سطح در تماس باعث پایین آمدن نیروی مقاومت در برابر حرکت یا نیروی اصطکاک مابین آنها و نتیجتا کاهش نیروی لازم برای شروع و ادامه حرکت نسبی سطوح می گردد.

انجام روان کاری با استفاده از روان کارهای پیشرفته موجب صرفه جویی های قابل توجهی در انرژی مصرفی برای تولید برق سوخت مصرفی در صنایع، سوخت مصرفی وسایل نقلیه، هزینه روان کننده مصرف و هزینه نگهداری و تعمیرات ماشین الات خواهد شد. از این میان افزودنی های تولید شده بر پایه نانوتکنولوژی از جمله نانوذرات، عملکرد بسیار قابل قبولی در این زمینه داشته اند. این محصول که بسیار بهتر از روان کننده های معمولی عمل می کند سبب کاهش اصطکاک و سایش به خصوص در مواقع بارگیری زیاد می شود (اولین همایش ملی توسعه تکنولوژی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، ۱۳۸۸)

علاوه بر کاربردهای مورد اشاره در ماشین آلات و تجهیزات، نسل جدیدی از کف پوش ها برای استفاده در صنایع غذایی (کارخانجات، انبارها، آشپزخانه ها و غیره) در ایران و سایر کشورها توسعه پیدا کرده اند که در برابر اسیدها و سایر مواد شیمیایی و همچنین ضربه و بارهای مکانیکی مقاومت مناسبی دارند.

همچنین محیط های عاری از باکتری با استفاده از روش های متنوع فیلتراسیون و تصفیه هوا و یا استفاده از کاشی و سرامیک و به طور کلی سطوح آنتی باکتریال قابل تحقق است

۳ - ۳ - کاربرد نانو در فرآوری مواد غذایی

صنعت غذا همواره به دنبال روش های جدید، سلامت محور، ارزان با ویژگی کیفی بالا برای تولید و فراوری مواد غذایی می باشد. حوزه فناوری نانو به گزینه های زیادی در جهت تولید و فراوری غذایی با ارزش تغذیه ای بالا به وسیله انتشار مخصوص در بدن توسط پوشش های محافظ، حفظ کیفیت غذا از طریق روکش کردن آنزیم های با بافت اصلاح شده بواسطه ی نانو امولسیون ها، مطابق با تقاضای مصرف کننده کمک می کند. کاربرد فناوری نانو در مواد غذایی جدید شامل موارد زیر می باشد.

1-3-3-  نقش فناوری نانو در پردازش غذا

حوزه کاربرد نانو در این بخش مربوط به طعم ها و رنگهای دلخواه برای رسائش عامل تغذیه ای دلخواه، تصفیه سرخ کردنی نانو سرامیک برای پیشگیری از پلیمریزاسیون حرارتی روغن و کاهش بوهای نامطبوع است (مرجان حاجی ثي، ۱۳۹۲).

2-3-3-  نقش فناوری نانو در تثبیت و پوشش دهی آنزیم ها

آنزيم ها، پروتئین هایی هستند که سرعت واکنش شیمیایی را تسریع نموده، زمان فاسد شدن میوه ها را از چند ماه به چند روز کاهش می دهند. اگر بتوان به روشی آنزیمها یا باکتری ها را از محیط عمل دور کرد، فرآیند فساد مواد غذایی به تأخیر می افتد. با تکامل فناوری نانو و شناخت محققین از ذرات ریز و بنیادی مواد و دست بردن در ساختار مواد از طریق ریزترین ذرات آنها، توانایی های جدیدی در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی به وجود آمده است، به عنوان مثال می توان به "روکش کردن آنزیم ها و پروتئین ها" اشاره کرد. با روکش کردن آنزیم ها، آنها را از محیط فعالیت دور کرده و مانع از فعالیت آنها می شوند، به این ترتیب، فساد مواد غذایی به تأخیر می افتد و طول عمر آنها افزایش می یاید.

آنزيمها تنها در محیط های زنده رشد و فعالیت می کنند و در خارج این محیطها به سرعت تخریب می شوند. یکی از پروژه های مهم که در مراجع علمی مورد توجه قرار گرفته است، روکش کردن آنزيم "توسط یک ساختار پلیمری" است. با این روش آنزیم ها تا ۵ ماه فعال می مانند. به گفته محققین تبدیل آنزیم های آزاد به این نانوذرات حاوی آنزيم، باعث ثبات خاصیت کاتالیزوری آنها می شود. در این روش یک شبکه کامپوزیتی را با فرایند پلیمریزاسیون در اطراف هر مولکول آنزیم ایجاد می کنند تا از تخریب آن جلوگیری شود. این نانوذرات حاوی آنزیم قطری حدود ۸ تانومتر دارند و در دمای ۴ درجه سانتی گراد تا ۵ ماه عمر می کنند.

۳ - ۳ - ۳ - نقش فناوری نانو در امولسیون های مواد غذایی

تولید نانو امولسیون جهت ریز پوشائی و کنترل رهایش ترکیبات سودمند مانند انواع داروها، رنگ ها، اسانسها و ویتامین ها یکی از زمینه های کاربردی فناوری نانو در صنایع غذایی بوده است. از جمله کاربردهای فراوری نانو امولسیون در صنایع غذایی می توان به نقش آنها در فرمولاسیون مواد غذایی و نوشیدنی های دارای ترکیبات فراسودمند پوشینه دار شده مانند کوآنزیم، لیکوپن، لوتئین، بتاکارئن، اسیدهای چرب امگا۳، ویتامین E، D، A و K فيتواسترول ها و ایزوفلانها اشاره کرد. اصولا وجود ساختارهای نانو امولسیون امکان نانو کپسوله کردن ترکیبات فراسودمند و مواد فعال زیستی را که پایه روغنی دارند فراهم می کند و موجب به تعویق افتادن تجزیه شیمیایی این ترکیبات می گردد. همچنین حلالیت مواد لپیدی مانند کارتنوئیدها، فيتواسترول ها، اسیدهای چرب امگا۳، آنتی اکسیدان های طبیعی و غیره را افزایش داده و به طبع آن قابلیت استفاده های زیستی آنها را نیز افزایش می دهد. نانو امولسیونها در کاهش چربی نیز نقش داشته است. شرکت nanom می تواند قطرات بسیار ریزی از سیال را به

صورت متوالی تولید نماید. با عبور چربی ها از یک فیلر ، میله های چربی تولید می شود. با فشار آب قسمت بالا قطع شده و ذرات ریز تولید می شود. با این فناوری پتنت شده این شرکت قادر به کنترل شكل وترکیب ذرات است . (جهان گلستانی، علی قاسمی، ۱۳۸۹)

شرکت AC serendip ltd نانو امولسیون هایی برای شیر، مایونز، سس ها تولید می نماید که فناوری آن بر پایه فشار بالا وفيلرهای امولسیون کشنده است که منتج به ذرات ریز تره انتقال سريع Al یا کنترل مستقیم اندازه ذرات می شود . (جهان گلستانی، علی قاسمی، ۱۳۸۹) |

به طور کلی در سامانه های امولسیونی ویژگی هایی مانند پایداری، رئولوژی، ظاهر، رنگ، و بافت بستگی به اندازه قطرات امولسیون و توزیع اندازه قطرات دارد. همچنین، خصوصیات امولسیون ها وابسته به نوع تکنیک مورد استفاده برای تهیه امولسیون و شرایط فرایند امولسیون سازی دارد. تکنیکهای مختلفی برای تولید نانو امولسیون ها وجود دارد که هر یک دارای مزایا و معایبی هستند و منجر به تولید نانو امولسیون هایی با خصوصیات متفاوت می شوند. برای مثال نانو فيبر سلولز به همراه صمغ گوار سیب بهبود بسیاری از ویژگی های فیزیکی و رتولوژیکی و حسي مایونز کم چرب می شود و شاخص های ویسکوزیته، پایداری فیزیکی امولوسیوند شاخص های رنگی و میزان یکنواختی ذرات، نسبت به نمونه شاهد تجاری برتری معنا داری مشاهده شده است . (گلچوبی و همکاران، ۱۳۹۵)

4-3-3-  نقش فناوری نانو در سنتز غذا

مهندسي ملکولی امکان تهیه و رشد مقادیر زیاد غذا را بدون نیاز به خاک، بذر و مزرعه و کشاورزی را فراهم کرده که با ورود این فناوری و به جای کشت غلات و پرورش گاوها برای بدست آوردن کربو هیدرات ها و پروتئین، نانو ماشین ها و یا همان تانوبوتها استیک با آرد مورد نظر را از اتمهای گرین، هیدروژن و اکسیژن موجود در ترکیب آب یا دی اکسید کرین هوا می سازد و نائویوتهای موجود در غذا در دستگاه گوارش خون به حرکت در می آیند . با استفاده از غذاهای مولکولی می توان محتوای تغذیه ای مواد غذایی را افزایش داد و خطر مواد حساسیت زا را در مواد غذایی حذف کرد. آرایش بسیار ریز افزودنی های غذایی می تواند گروه های جدید غذایی را با سنتز مواد تغذیه ای مورد نیاز، طعم دهی ترکیبات و پیوند آنزیم ها با هم تولید کند . این روش باعث کاهش زیاد وابستگی صنایع غذایی به محیط زیست شده و به عنوان می ایده متفاوت در این زمینه بدون نیاز به ملزومات غذایی طبیعی به خدمت در آمده( آرزو قادی، اعظم سینکا کریمی، معصومه گرانسایه، فرشته فتاح زاده، ۱۳۹۳)

و به طور کلی این حوزه از فناوری نانو منجر به :

تهیه گروه های جدید غذایی با استفاده از سنتز مواد تغذیه ای مورد نیاز بدن با طعم های دلخواه

 ابداع و ادهای جدید غیر وابسته به شرایط طبیعی برای تولید غذا، گشته است. مرجان حاجی ئی، ۱۳۹۲)

5-3-3- نقش فناوری نانو در حامل های لیپیدی در صنایع غذایی

اغلب ترکیبات نانو کپسوله شده بر پایه چربی بوده که می توانند در مکمل ها، مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرند، شامل نانولیپوزو مها، آر کشور و مها و تائو کوکلنا تها هستند. فاکتورهایی چون اندازه منحصر به فرد آنها و ویژگی های آب دوستی چربی دوستی، آنها را قادر می سازد تا هر دو نوع مواد محلول در آب و محلول در چربی را به دام انداخته، دریافت کنند و رها کنند. ( توسعه فناوری مهر ویژن ، نظارت داود قرایلو۱۳۹۴)

این نانو ساختارها از بتا کاروتن در برابر تخریب محافظت می کنند و جذب آن را در بدن بهبود می بخشد. کاربرد این طرح به طور مستقیم در صنایع غذایی بوده و آنتی اکسیدان جهت کاهش خطر ابتلا به بیماریهای قلبی عروقی بوده بتا کاروتن یک ماده زیست فعال و مورد نیاز بدن به عنوان منبع اصلی ویتامین و یک ماده ضد سرطان بوده و در بدن به قرم کریستالی و محلول در روغن بوده و بشدت مستعد تخریب شدن و اکسید شدن می باشد حامل های لپیدی نانو ساختاری، به اندازه ذرات نانویی طراحی میشوند که بخوبی از بتا کاروتن در برابر تخریب محافظت می کنند (قادری و همکاران، ۱۳۹۳)

6-3-3-  نقش فناوری نانو در فیلتراسیون

استفاده از غشای پلیمری نانو فیلتراسیون جهت جداسازی ترکیبات و مواد معلق یا محلول در مایعات و گازها یک رویکرد کارای مهندسی است که در حال حاضر در کشور در قالب صنعتی و نیمه صنعتی جهت تصفیه آب و نمک زدایی آن مورد استفاده قرار گرفته است که طی این فرایند سختی آب کم شده و مواد آلی، باکتری ها و ناخالصی های دیگر از آب جدا می شوند.

7-3-3-  رویکردهای دستکاری مواد در مقیاس نانو

الف - تولید نانو مواد

این رویکرد شامل شکستن و کوچک کردن ذرات بزرگتر از یک ماده به ذراتی با ابعاد نانو متری می شود که از طریق ابزارهای شیمیای و فیزیکی انجام می گیرد. در الگوی اصلی تولید نانو مواد "بالا به پائین" و "پائین به بالا می باشد که تولید بالا به پایین شامل شکستن و کوچک کردن مواد است و تولید پایین به بالا شامل روش هایی چون متبلور شدن، نشست لایه به لایه، استخراج حلال/ تبخیر و خود آرایی و سنتز باکتریای می باشد که نانو فيبر سلولز تولید می گردد. نانو فیبر سلولز تولید شده به این روش دارای کاربردهای متنوع، درجه خلوص بالا و ظرفیت تقویت کنندگی بالا در مقایسه با نانو سلولز تهیه شده از صنایع چوب و گیاهان غیر چوبی است. کاربرد تانو فيير سلولز در صنایع غذایی در تولید دسرهای غذایی، عامل تغلیظ کننده، شکل دهنده و تثبیت کننده ابعادی، کمک نگهدارنده، کاهش کالری غذا، حامل طعم دهنده های غذایی، بهبود ماندگاری مواد، صنایع بسته بندی و غیره است (مظهری موسوی و همکاران، ۱۳۹۴)

نانو فناوری غذایی هم روش پائین به بالا و هم روش بالا به پائین به منظور توسعه مواد جدید به کار می رود، ولی به طور مرسوم بیشتر روش بالا به پائین مورد استفاده قرار گرفته است که شامل روش هایی چون:

  •  آسیاب کردن

این فرایند به صورت خرد کردن مکانیکی جامدات به ذرات کوچکتر بدون ایجاد تغییر در وضعیت تراکم شان است. که تحت این شرایط مساحت سطحی ذرات افزایش می یاید . مساحت سطح افزایش یافته مواد غذایی توسط این فرایند، میزان جذب این مواد را در بدن افزایش خواهد داد و انحلال پذیری فرآورده های خشک را بهبود بخشیده و دستیابی به مکان های فعال برای واکنش های شیمیایی (اکسیداسیون، هضم، آزاد سازی طعم، کاتالیست و فعالیت آنزیم ها را افزایش می دهد

بر خلاف ته نشیلی سوسپانسیون خمیر اولیه، سوسپانسیون شائو فیبر کاملا پایدار بوده است. پایداری سوسپانسیون می تواند در توزیع یکنواخت ساختارهای سلولزی در محصول نهایی تأثیر گذار باشد. شفافیت کیفی فیلم میکروفیبر بسیار کم تر از شفافیت کیفی فیلم نانو فیبر و مقدار نفوذ پذیری آن بسیار بیش تر است (هادیلام و همکاران، ۱۳۹۲)

  • هموژنیزه کردن

در این فرایند، یک فرآورده مایع با دوغاب در معرض یک تنش برشی بالا قرار می گیرد. و عواملی مانند فشار، دما، تعداد گذرگاهها و غیره در این فرایند مؤثر می باشد و مکانیزم عمده در گیر با فرآیند هموژنیزاسیون تلاطم و آشفتگی است. د- کاربرد سیستم هموژنایزر التراسونیک جهت پاستوریزاسیون سرد که مبنی بر استفاده از پدیده نانو کاویتاسیون می باشد.

4-3-  فناوری نانو در بسته بندی مواد غذایی

فناوری نانو در بسته بندی مواد غذایی کاربرد بیشتری داشته است که به احتمال زیاد به این دلیل بوده است که نانوذرات به صورت مستقیم به مواد غذایی اضافه می شوند و ساختار طبیعی ماده ی غذایی حفظ می شود. در این قسمت به کاربردهایی از فناوری نانو در زمینه بسته بندی مواد غذایی خواهیم پرداخت

2-4-3-  نانوکامپوزیت های پلیمری غیر قابل نفوذ

یک موضوع مهم در بسته بندی مواد غذایی مهاجرت یوئی و نفوذ پذیری آنها می باشد (2005 ,Robertson ) هیچ ماده ای به صورت کامل نسبت به گازهای اتمسفری، بخار آب و یا مواد طبیعی ای که در هنگام بسته بندی با آن مخلوط می شوند و یا حتی خودماده ی بسته بندی نقود ناپذیر نیست. مواد مرسوم برای بسته بندی مواد غذایی عبارتند از فلز، سرامیک (شیشه ) و کاغذ و مقوا .) در حالی که این مواد هنوز هم مورد استفاده قرار می گیرند، اما قیمت پایین، آسانی شکل پذیری و تنوع قابل توجه در خواص فیزیکی مواد پلیمری آلی، پلاستیک ها را جایگزین مناسبی برای بسته بندی مواد غذایی معرفی می کند که این پلیمرها انواع زیادی دارند. اگر چه که پلیمرها تحولات زیادی در صنایع غذایی ایجاد کرده اند، اما اشکال بزرگ آنها، نفوذ پذیری به کارها و دیگر مولکول های کوچک می باشد.

2-4-3-  نانوذرات و نانوکامپوزیت های نقره، مس، تیتانیوم و خواص ضد میکروبی آنها در بسته بندی مواد غذایی

نقره یک ماده ضد میکروبی دارای کاربردهای غذایی و آشامیدنی است و مزیت آن نسبت به سایر عوامل ضد میکروبی این است که، نقره در مقایل گونه های متعددی از باکتری ها، قارچها، جلبکها و احتمالا بعضی از ویروس ها، خاصیت سمی دارد. نقره به عنوان یک عنصر، پایداری زیادی در مدت زمان طولانی دارد 2009 ,.Monteiro et al ). شاید بزرگترین مزیت ضدمیکروبی نقره این است که نقره می تواند به آسانی داخل موادی مانند منسوجات و پلاستیک آمیخته شود و آنها را برای مواردی که خاصیت پایدار و یا طيف وسيع نیاز است و همچنین در مواردی که روشهای ضد میکروبی قدیمی غیر عملی و غیر کاربردی هستند مناسب سازد . مس نیز از جمله فلزاتی است که دارای خواص ضد میکروبی می باشد  (Dunisian, 2011)

نانوذرات نقره می توانند به همراه نانو کامپوزیت های پلیمری استفاده شوند که به آنها، نانوکامپوزیتهای نقره نیز گفته می شود-Sanchez. (Valdes et al., (2009)

یک فیلم پلاستیکی 5 لایه را با با یک لایه نانو کامپوزیت نانو ذرات نقره پلی اتیلن پوشش دادند و توانستند فعالیت ضد میکروبی آنرا در مقابل نوعی قارچ که یک آلاينده ی غذایی رایج بود مشاهده کنند.

از کاربردهای نانوتکنولوژی در صنعت ساخت شیشه می توان به محصولاتی مانند شیشه های خود تمیز شونده، شیشه های کنترل کننده انرژی و شیشه های محافظ در برابر آتش اشاره کرد. در ساخت شیشه های خود تمیز شونده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم استفاده می شود. این شیشه ها دارای خاصیت ضد لک و ضد عفونی کنندگی هستند. شیشه های محافظ در برابر آتش از طریق قرار دادن یک لایه شفاف محتوی نانو ذرات سیلیس در میان دو صفحه شیشه ای ساخته می شوند، شیشه های کنترل کننده انرژی سبب کاهش عبور امواج ماورای بنفش و مادون قرمز، و تنظيم عيور نور مرئی است. از طرفي به حفظ و نگهداری ساختمان برای مدت طولانی، و همچنین مقاوم سازی آن، حتی در برابر حوادث غیرمترقبه کمک بسیاری می کند. عامل کثیفی و لک بر روی شیشه فرورفتگی های میکروسکوپی در سطح شیشه و نشست ذرات گرد و غبار و ترکیب آنها با آب و چربیها می باشد. ماده نانوئی دی اکسید تیتانیوم با قرار گرفتن بر روی سطح شیشه، باعث پوشش فرورفتگی ها شده و سطح شیشه کاملا مسطح می گردد

ویژگی ها:

 - پس زدن آب و روغن از روی شیشه

- عدم چسبیدن آلودگی و کثیفی بر روی شیشه

- عدم رسوب گرفتن شیشه

- ممانعت از خوردگی

- افزایش استحکام و مقاومت شیشه در برابر خش افتادگی

- جلوگیری از تشکیل اثر انگشت روی شیشه

- روشن تر و شفاف تر شدن شیشه تا ۲۰%

- یکنواخت تر شدن سطح شیشه تا ۳۰

- تميز باقی ماندن شیشه تا مدت زمان طولانی

دیگر ویژگی های شیشه های پوشش داده شده با نانو اکسید تیتانیوم

- بدون هیچ گونه تغییر رنگ و کشیدن لایه ای بر روی سطح شیشه ( بر خلاق رزین ها ) با سطح شیشه واکنش میدهد و سطحی کاملا صیقلی را شکل می دهد. ( آنتی استاتیک : عدم جذب گرد و غبار)

- شفاف باقی ماندن سطح شیشه برای مدت طولانی افزایش مقاومت شیشه در برابر سایش و خوردگی کاملا مقرون به صرفه برا مصارف خانگی و صنعتی و پیمانکاری

۳ - ۴ - ۳-  نائو سنسورها و بسته بندی های هوشمند

این بسته بندی ها می توانند دما و رطوبت را در زمان های مختلف ارزیابی کنند و بر حسب شرایط، پاسخ های متناسبی را به مصرف کننده بدهند. برای مثال با تغییر رطوبت، رنگ بسته بندی تغییر می کند (ستاد توسعه فناوری نانو، ۱۳۹۲).

بسته بندی های هوشمند دارای سنسورهایی هستند که تازه بودن مواد را مشخص می کنند. بسته بندی هوشمند بر روی بررسی و آگاهی از وضعیت محصول متمرکز می شود و به این طریق از ایمنی و کیفیت محصول از تازگی و رسیده بودن و ثبات آن اطلاع می دهد. از این جهت بسته بندی هوشمند این قابلیت را دارد که محصول را ره گیری کند و تولید کننده، فروشنده و مصرف کننده را از وضعیت محصول آگاه سازد. وقتی سنسورها در بسته بندی مواد غذایی قرار می گیرند، می توانند مواد شیمیایی، پاتوژن ها و سموم را در مواد غذایی آشکار کنند ( مطهری، ۱۳۹۲).

4-5-3-  بسته بندی های بهبود یافته با فناوری پلاسمای سرد

پلاسمای سرد تکنیکی نوین، دوست دار محیط زیست و اقتصادی که در عرصه های مختلف در صنایع غذایی و کشاورزی با ارائه راهکاری مناسب و کار آمد گامی موثر در جهت ارتقاء اهداف این صنایع بر می دارد. استفاده از فناوری پلاسما یا تغییراتی در عمق چندلایه اتمی بر روی سطح منجر به قابلیت های زیادی در بسته بندی ها می شود. استفاده از پلاسمای کرونا پیش از چاپ، لمینت و یا پوشش در فیلم ها و جعبه های پلاستیکی ورق های فلزی و درپوش های پلاستیکی منجر به بهبود قابلیت چسبندگی و در نتیجه کاهش میزان مصرف چسب ) و چاپ پذیری این اجزای بسته بندی شده است . همچنین بسته بندیهای ضد تعرق از دستاوردهای قابل حصول با استفاده از این فناوری می باشد. ستاد توسعه فناوری تائو، ۱۳۹۴)

3-5- کاربرد نانو در نگهداری و انبارداری مواد غذایی

3-5-1-  اعلام انقضای مواد غذایی با نانو برچسب هوشمند

الگوی پلیمری سه بعدی در ابعاد دهها نانومتر می تواند بر روی لایه ای از سیلیکون ایجاد شود تا یک سیستم رمز گذاری سه بعدی، همانند بارکد، در مقیاس نانو به وجود آورد. مزایای این روش در مقایسه با بار کدهای قدیمی، پیچیدگی در تشخیص وجود آنها، نشانه گذاری مخفی و کپی کردن آنها است. این روش می تواند در مورد اسکناس، اوراق امنیتی، آثار هنری، جواهرات و سنگ های قیمتی نیز به کار رود.

اخيرا تیمی از پژوهشگران با طراحی و ساخت سنسور های جدید که در ساختار آن از نانو سازه های ویژه ای استفاده شده است، موفق به ارائه برچسب های هوشمند مواد غذایی و آرایشی شده اند. سنسور های جدید به کار رفته در برچسب های هوشمند حاوی نانوساختارهایی هستند که هنگام اتصال به ترکیبات مواد غذایی و مواجه با موادی که باعث خراب شدن با آلودگی محصول بسته بندی شده توسط باکتری ها می شوند، تغییر رنگ داده و شرایط مجاز بودن استفاده یا عدم استفاده از این مواد را اعلام می کنند.

پیشرفت در بسته بندی هوشمند برای افزایش عمر مفيد محصولات غذایی، هدف بسیاری از شرکتهاست. این سیستم های بسته بندی قادر خواهند بود تا پارگی ها و سوراخ های کوچک را با توجه به شرایط محیطی (مانند تغییرات دما و رطوبت ) ترمیم و مصرف کننده را از فساد ماده غذایی آگاه ساز شد. فناوری نانو می تواند در مواردی مانند افزایش مقاومت به نفوذ در پوشش ها، افزایش ویژگی های دیواره (مکانیکی، حرارتی شیمیایی و میکروبی، افزایش مقاومت در برابر گرما، گسترش ضدمیکروب های فعال و سطوح ضد قارچ کارساز باشد. چشم اندازهای مالی فناوری نانو، صنایع بسته بندی را پررونق نشان می دهد. صنعت بسته بندی هوشمند از آنچه پیش بینی شده بود، جلوتر رفته و نشانه های تکامل آن به خوبی پیداست. محققان اتحادیه اروپا در پروژه Good Fod از نانوحسگرهای قابل حمل برای یافتن مواد شیمیایی مضر، پاتوژن ها و سم ها در مواد غذایی استفاده می کنند. با این کار، دیگر نیازی به فرستادن نمونه های مواد غذایی به آزمایشگاه برای تشخیص سلامت و کیفیت محصولات در کشتزارها و کشتارگاه ها نیست. همچنین این پروژه، در حال توسعه به کار گیری زیست تراشه های DNA برای کشف پاتوژن هاست. این روش می تواند در تشخیص باکتری های مضر و متفاوت موجود در گوشت، ماهی یا قارچ های میوه مؤثر باشد. این پروژه در نظر دارد با گسترش میکروحسگرهای رشته ای، بتواند آفت کش های میوه و سبزیجات را به همان خوبی که شرایط محیطی گشتزارها را کنترل می کند، تشخیص دهد. این نوآوری به نام حسگرهای Good Food نامیده می شود.

3-5-2-  آئروژل ها، بهترین عایق حرارتی

آثروژل ها نانو موادی هستند که پتانسیل زیادی برای کاربردهای مختلف دارند و به خاطر پیشرفت فناورانه و رقابت پذیری بازار مقوله ای چالش برانگیز می باشند واژه آتروژل از دو کلمه هوا و ژل تشکیل شده است. آثروژل ها سبک ترین و کم دانسیته ترین جامدهایی هستند که تاکنون شناخته شده اند. به طور عمده شد ۹۹ - ۵۰ درصد حجم آنها را هوا تشکیل داده است. آثروژل ها سطحی حدود ۳۰۰۰-۲۵۰ متر مربع در هر گرم دارند به طوری که یک اینچ مکعب آن سطحی حدود یک زمین فوتبال دارد. آتروژل ها بهترین مواد عایق حرارتی شناخته شده هستند، هدایت پایین آئروژل ها از بافت متخلخل آنها سرچشمه می گیرد

آثروژل ها موادی با حفره های نانومتری، چگالی پایین، منافذ زياد (تخلخل بالا) و مساحت داخلی بالا هستند. این ویژگی ها باعث ایجاد خصوصیات استثنایی و منحصر به فرد مانند هدایت گرمایی پایین، سرعت صوت پایین و عملکرد به عنوان عایق صوتی و همچنین گذردهی نوریا بالا می شود. پس آتروژل ها نانو موادی هستند که پتانسیل زیادی برای کاربردهای مختلف دارند. ساختار آنروژل ها از مواد اولیه مختلف امکان پذیر است. آثروژل ها معدني، آلي و هیبریدی سنتز شده اند و به علاوه آثروژل های کامپوزیتی و آثروژل های تقویت شده با الیاف نیز تهیه شده اند. آتروژل

به خاطر چگالی پایین خصوصیت ویژه ای از خود نشان می دهند که برای عایق حرارتی و عایق صوتی جالب به نظر می رسند. به خاطر هدایت الکتریکی بالا و پایداری بالای انروژل ها، این مواد به عنوان الكترود در پیل سوختی و ابرخازن ها استفاده میشوند.

۴- نتیجه گیری

فناوری نانو به عنوان یک فناوری نوین در توسعه بسیاری از عرصه های علمی و صنعتی، توانسته است به خوبی جایگاه خود را در علوم کشاورزی و صنایع وابسته آن به اثبات برساند و امروزه بیشتر کاربردهای نانو در این عرصه تجاری سازی شده است. در مقاله حاضر، کاربرد نانو در صنعت غذا، در هر بخش کشاورزی، ماشین آلات و تجهیزات، فراوری، بسته بندی و انبارداری مورد بررسی قرار گرفت. استخراج DNA از گیاهان افزایش کارایی تغذیه گیاهان با نانوکودهای شیمیایی، صرفه جویی در مصرف آب و اصلاح خاک با استفاده از نانو سوپرجاذب و افزایش ماندگاری محصولات کشاورزی با استفاده از نانوجاذب های زئولیتی از کاربردهای نانو در کشاورزی است، همچنین فناوری نانو می تواند در پردازش غذاء در تثبیت و پوشش دهی آنزیم ها، در امولسیون های مواد غذایی، نقش فناوری نانو در سنتز تذال در حامل های لیپیدی در صنایع غذایی، در فیلتراسیون و رویکردهای دستکاری مواد نقش داشته باشد

ورود فناوری نانو به صنعت کشاورزی و صنایع غذایی، متضمن افزایش میزان تولیدات کشاورزی و کیفیت آنها، در کنار حفظ محیط زیست و منابع کره زمین می باشد. فناوری نانو، از علومی است که می توان از آن در امر تولید مواد غذایی بهره برد و این فناوری پتانسیل لازم برای ایجاد انقلابی عظیم در بخش کشاورزی را دارد. با وجود اینکه در سال های گذشته، استفاده از علم نانو در زمینه کشاورزی، بیشتر جنبه نظری داشته است، اما در سال های اخیر کاربرد آن به صورت عملی تیز امکان پذیر شده است.

کارخانه همدان: شهرک صنعتی بوعلی، بلوار یکم، خیابان سیزدهم، شماره 38 | دفتر تهران: خیابان ولیعصر، خیابان فیاضی (فرشته)، شماره 87، طبقه دوم غربی
: 22669236 (21)+98 | 4383277 (813)+98 | : info@saharfood.com
دانلود کاتالوگ محصولات
دانلود فرم استخدام