پژوهشگران دانمارکی دریافتند که خاک رس مونتموریلونیت (Montmorillonite) با اصلاح شیمیایی میتواند گاز اتیلن را در داخل بستهبندی محصولات تازه جذب و نگهداری کند.این فناوری میتواند روند رسیدگی و افت کیفیت میوهها و سبزیجاتی مانند سیب، موز، آووکادو، گوجهفرنگی، سبزیجات برگدار و خیار را کندتر کند.این فناوری در حال حاضر در سطح آمادگی فناوری (TRL) 3 قرار دارد و پیش از تجاریسازی، به آزمایشهای بیشتر در شرایط واقعی رطوبت، دما و زنجیره تأمین نیاز دارد.
Milana Nikolova
پژوهشگران دانشگاه کپنهاگ دانمارک دریافتند که استفاده از پودر خاک رس در داخل بستهبندی محصولات تازه میتواند گاز اتیلن را جذب کرده و فرآیند رسیدگی میوه و سبزیجات را کنترل کند. به گفته این محققان، نتایج مطالعه آنها میتواند بهعنوان «راهنمای طراحی» برای توسعه بستهبندیهایی مورد استفاده قرار گیرد که انتشار اتیلن را محدود میکنند.
این پژوهش که در نشریه Applied Surface Science Advances منتشر شده، توضیح میدهد که هنگام حملونقل و نگهداری میوهها و سبزیجات در بستهبندیهای بسته، غلظت گاز اتیلن افزایش مییابد و این موضوع موجب تسریع رسیدگی و در نهایت فساد محصول میشود.
هلویزا بوردالو، استاد دانشیار دانشگاه کپنهاگ و سرپرست این پژوهش، به همراه کارینا کووالچوک، از نویسندگان مقاله، میگویند:هدف مطالعه ما بررسی این موضوع بود که اصلاح شیمیایی چه تأثیری بر جذب و نگهداری گاز اتیلن توسط خاک رس مونتموریلونیت دارد. نتایج نشان داد مواد اصلاحشده توانایی بیشتری در حفظ اتیلن دارند.
آنها تأکید میکنند که میزان افزایش ماندگاری محصولات به عوامل مختلفی بستگی دارد؛ از جمله نوع محصول، حجم بستهبندی، مقدار خاک رس مصرفی، دما، رطوبت، میزان تهویه و نرخ اولیه تولید اتیلن. به همین دلیل، انجام مطالعات ماندگاری در شرایط واقعی بستهبندی و زنجیره تأمین، گام ضروری بعدی این تحقیق محسوب میشود.
کدام محصولات بیشترین سود را خواهند برد؟
به گفته بوردالو و کووالچوک، این فناوری بیشترین مزیت را برای بستهبندی محصولاتی دارد که خود تولیدکننده اتیلن هستند یا نسبت به این گاز حساسیت بالایی دارند.
نمونههایی از این محصولات عبارتاند از:
- سیب
- موز
- آووکادو
- گوجهفرنگی
- گلابی
- کیوی
- انبه
همچنین سبزیجات حساس به اتیلن مانند:
- بروکلی
- سبزیجات برگدار
- خیار
آنها توضیح میدهند:از آنجا که اتیلن نقش اصلی را در فرآیند رسیدگی و پیری طبیعی محصولات برداشتشده ایفا میکند، کاهش غلظت این گاز در فضای بستهبندی میتواند افت کیفیت را کند کرده و عمر قابل عرضه بسیاری از محصولات تازه را افزایش دهد.
سطح آمادگی فناوری
پژوهشگران اعلام میکنند که این فناوری در حال حاضر در سطح آمادگی فناوری یا TRL 3 قرار دارد.
به گفته آنها:مفهوم علمی و عملکرد جذب اتیلن در آزمایشگاه با موفقیت اثبات شده است، اما این ماده هنوز در یک سیستم بستهبندی کامل و تحت شرایط واقعی زنجیره تأمین مورد ارزیابی قرار نگرفته است. مراحل بعدی تحقیق و توسعه شامل طراحی نمونههای اولیه، آزمایش عملکرد آنها روی محصولات تازه و ارزیابی در شرایط عملیاتی واقعی خواهد بود.
تأثیر دما و رطوبت
پژوهشگران معتقدند دما و رطوبت احتمالاً بر عملکرد این فناوری تأثیر خواهند گذاشت، هرچند این موضوع هنوز بهصورت عملی بررسی نشده است.
به گفته آنها:مولکولهای آب ممکن است با گاز اتیلن برای اشغال محلهای جذب رقابت کنند یا دسترسی به ساختار متخلخل داخلی خاک رس را تغییر دهند. بنابراین انتظار نداریم عملکرد این فناوری در همه شرایط حملونقل یکسان باشد، مگر اینکه بهینهسازیهای بیشتری انجام شود.
آزمایش عملکرد در شرایط سردخانهای و دمای محیط، همراه با سطوح مختلف رطوبت، یکی از مهمترین مراحل بعدی برای نزدیک شدن به کاربرد تجاری این فناوری خواهد بود.
چالش اصلی؛ عملکرد قابل اعتماد در مقیاس صنعتی
پژوهشگران تأکید میکنند مهمترین چالش باقیمانده، تبدیل نتایج امیدوارکننده آزمایشگاهی به یک راهکار بستهبندی است که در مقیاس صنعتی نیز عملکردی پایدار و قابل اعتماد داشته باشد.
این موضوع شامل موارد زیر است:
- تطبیق ماده با انواع مختلف محصولات
- بررسی پایداری عملکرد در شرایط متغیر دما و رطوبت
- ادغام خاک رس در ساختارهای کاربردی بستهبندی
- تأیید اثربخشی از طریق مطالعات ماندگاری و اجرای پایلوت در زنجیره تأمین
به گفته پژوهشگران:علم، ظرفیت بالای این فناوری را نشان داده است؛ اکنون نوبت مهندسی و اعتبارسنجی آن در شرایط واقعی است.
گام بعدی
به اعتقاد این تیم تحقیقاتی، این مطالعه پایه علمی محکمی برای توسعه فناوریهای جذب اتیلن فراهم کرده و نشان داده است که اصلاح شیمیایی، توانایی مونتموریلونیت را در جذب و نگهداری اتیلن بهطور قابل توجهی افزایش میدهد.
گام منطقی بعدی، تسریع روند توسعه تا رسیدن به سطح آمادگی فناوری TRL 6 و اعتبارسنجی نمونههای اولیه در محیطهای عملیاتی واقعی است. در صورت موفقیت، این فناوری میتواند به کاهش ضایعات مواد غذایی و افزایش بهرهوری و پایداری زنجیره تأمین محصولات تازه کمک کند.
در همین راستا، شرکتها و سازمانهایی مانند Ampacet، Avantium، Avery Dennison، DS Smith و برنامه اقدام منابع و پسماند (WRAP) نیز در حال توسعه راهکارهای مختلف برای مدیریت گاز اتیلن در بستهبندی محصولات تازه و کاهش ضایعات غذایی هستند.
همچنین، شرکت DS Smith بهتازگی سینیهای الیافی ویژه حملونقل محصولات تازه را معرفی کرده و Innovia Films نیز فیلم پلیپروپیلنی جدیدی را برای بستهبندی محصولات تازه به روش Flow Wrap عرضه کرده است.
