Επιστημονική εργασία για τις βιολογικές μεμβράνες εναλλακτικής συσκευασίας τροφίμων μέσω τεχνολογιών παραγωγής πρόσθετων, όπως η 3D εκτύπωση.
Η συσκευασία των τροφίμων είναι ο καλύτερος τρόπος για την προστασία των τροφίμων ενώ διακινούνται σε ολόκληρη την αλυσίδα εφοδιασμού προς τον καταναλωτή. Ωστόσο, η συμβατική συσκευασία τροφίμων έχει δημιουργήσει προβλήματα που σχετίζονται με τη σπατάλη τροφίμων και την υπερβολική παραγωγή πλαστικού. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό, ο στόχος επιστημονικής εργασίας που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Foods του mdpi στο Special Issue Frontiers on Sustainable Food Packaging, ήταν να εξετάσει πρόσφατα ευρήματα που σχετίζονται με βιολογικές μεμβράνες εναλλακτικής συσκευασίας τροφίμων μέσω συμβατικών μεθοδολογιών και τεχνολογιών παραγωγής πρόσθετων, όπως η 3D εκτύπωση (3D-P), με δυνατότητα αντικατάστασης συμβατικών πετρελαιοειδών στη συσκευασία τροφίμων.
Ως εναλλακτικές λύσεις στις συμβατικές συσκευασίες με βάση το πλαστικό, οι μεμβράνες πολυμερών βιολογικής βάσης έχουν διερευνηθεί ως πιθανοί υποψήφιοι για την ανάπτυξη συσκευασιών τροφίμων. Όσον αφορά τα πλεονεκτήματα σε σχέση με τις συμβατικές συσκευασίες τροφίμων με βάση το πετρέλαιο, αυτές οι μεμβράνες βιολογικής βάσης μπορούν να μειώσουν τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα, να μην απελευθερώνουν επικίνδυνες ουσίες στο περιβάλλον, μπορούν να υποβαθμιστούν από φυσικά βακτήρια, μπορούν να μειώσουν την ποσότητα των αποβλήτων που παράγονται και δεν είναι τοξικές. Επιπλέον, τα κύρια υλικά που χρησιμοποιούνται στην παρασκευή αυτών των μεμβρανών, δηλαδή τα βιοπολυμερή, είναι γενικά άφθονα στη φύση και μπορούν να προέρχονται από πολλές πηγές, όπως από, μικροοργανισμούς, φυτά, ζώα και απόβλητα τροφίμων/γεωργικών προϊόντων.
Εκτός από τα βιοπολυμερή για μεμβράνες βιολογικής βάσης, υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον για ενώσεις φυσικής προέλευσης, όπως εκχυλίσματα και αιθέρια έλαια, (εκχυλίσματα από cranberries, λάχανο, φύλλα αμάρανθου, δεντρολίβανο, κανέλα, μπρόκολο, λάχανο και άλλα) ως πρόσθετα στην παραγωγή συσκευασιών τροφίμων. Όταν αυτές οι φυσικές ενώσεις ενσωματώνονται σε πολυμερικές μεμβράνες, μπορούν να παρέχουν ενεργές ιδιότητες, όπως αντιοξειδωτικές, αντιμικροβιακές και καθαριστικές ιδιότητες, που είναι ζωτικής σημασίας για τη συσκευασία των τροφίμων, λόγω της αλλοίωσης των τροφίμων και της μικροβιακής μόλυνσης.
Όμως και η τρισδιάστατη εκτύπωση ή η κατασκευή προσθέτων (AM) είναι μια σχετικά νέα τεχνολογία που έχει φέρει επανάσταση σε μια σειρά βιομηχανιών, έρευνας και συνολικής κατασκευής νέων προϊόντων λόγω των πλεονεκτημάτων της, όπως η μείωση του χρόνου κατασκευής, η δυνατότητα παραγωγής πολύπλοκων σχημάτων και οι δυνατότητες για καινοτομία, και έχει επίσης χρησιμοποιηθεί, αν και σπάνια, ως μέσο για την ανάπτυξη υλικών συσκευασίας βιολογικής βάσης.
Με βάση τις πληροφορίες που εξήχθησαν από τις μελέτες, εντοπίστηκαν μεμβράνες βιολογικής βάσης και συσκευασίες τροφίμων που αναπτύχθηκαν μέσω τεχνολογιών AM, καθώς και υποσχόμενες πρώτες ύλες για αυτές τις τεχνολογίες. Μεταξύ των χρησιμοποιούμενων βιοπολυμερών, ξεχώρισε η χιτοζάνη, το πολυγαλακτικό οξύ, η κυτταρίνη και τα παράγωγά της, το άμυλο, τα κόμμεα, και πολυυδροξυαλκανοϊκά — όλα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν, μεμονωμένα ή σε μείγματα, για την παραγωγή βιώσιμων μεμβρανών. Επιπλέον, η χρήση δραστικών ουσιών φυσικής προέλευσης βρέθηκε επίσης στην ανάπτυξη συσκευασιών ενεργού βιολογικής βάσης. Μαζί με τα βιοπολυμερή, αυτές οι ενώσεις επιτρέπουν την ανάπτυξη σκευασμάτων συσκευασίας που δεν είναι μόνο βιοαποικοδομήσιμα και βιώσιμα, αλλά διαθέτουν επίσης ενεργές και έξυπνες ιδιότητες, όπως αντιβακτηριακή δράση, αντιοξειδωτική δράση, ευαισθησία στις αλλαγές του pH και αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία.
Όμως από τα ευρήματα, συνήχθη το συμπέρασμα ότι, παρά τα πολλά υποσχόμενα έργα που σχετίζονται άμεσα με την ανάπτυξη συσκευασίας τροφίμων βιολογικής βάσης από την AM, αυτή η τεχνολογία δεν έχει διερευνηθεί καλά σε αυτόν τον τομέα. Το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας σχετικά με την ανάπτυξη βιολογικών πρώτων υλών για την AM στοχεύει σε βιοϊατρικά, φαρμακευτικά και κλωστοϋφαντουργικά πεδία. Επί του παρόντος, στη βιομηχανία τροφίμων, οι εφαρμογές AM κατευθύνονται κυρίως στην παραγωγή και ανάπτυξη προσαρμοσμένων τροφίμων. Μια σύντομη συνολική ανάλυση SWOT της δυνατότητας της τρισδιάστατης εκτύπωσης ως εργαλείου στην παραγωγή φιλμ με βάση τα βιοπολυμερή για εφαρμογές συσκευασίας τροφίμων παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα.
βιολογικής βάσης για εφαρμογές συσκευασίας τροφίμων.
Οι παράγοντες που συμβάλλουν στην έλλειψη έρευνας για τα φιλμ συσκευασίας τροφίμων που παράγονται από την AM μπορεί να περιλαμβάνουν το υψηλό κόστος που σχετίζεται με τις τεχνολογίες AM, την ασυμβατότητα των βιοπολυμερών με την εκτύπωση 3D, τις σχετικά αργές μεθόδους παραγωγής και, τις δυσκολίες κλιμάκωσης της παραγωγής.
Παρά την έλλειψη μελετών αυτή η τεχνολογία εξακολουθεί να φαίνεται πολλά υποσχόμενη. Επιπλέον, είναι πολύ πιθανό αυτή η περιοχή να επωφεληθεί από τις προόδους που σχετίζονται με την AM και τα βιοπολυμερή σε άλλους τομείς.
Συμπερασματικά υπάρχει πρόοδος στην ανάπτυξη μεμβρανών συσκευασίας βιολογικής βάσης, πρώτων υλών βασισμένων σε βιοπολυμερή για 3D-P και καινοτόμων υλικών συσκευασίας τροφίμων που παράγονται με αυτήν την τεχνολογία.
Για να διαβάσετε ολόκληρη τη μελέτη πατήστε ΕΔΩ.
Ακολουθήστε το Cibum 
