تاریخ نشان داده است که در ابتدای تمدن بشری نیازی به بسته بندی مواد غذایی نبود، بلکه مردم برای بدست آوردن غذا از محلی به محل دیگر میرفتند تا زمانی که پناهگاههای دایمی برای خود پیدا کردند. در چنین شرایطی ناچار بودند غذا را از محلهای مختلف جمع آوری کنند و به محل سکونت خود بیاورند. این نیاز باعث شد که اولین انواع بسته بندی نظیر کدوهای خشک شده، صدفها، برگها، پوست حیوانات و دیگر مواد طبیعی مورد استفاده قرار بگیرند. برای انتقال آب، شیر، ماست، روغن یا دوغ از پوست حیوانات استفاده میشد. از شاخ حیوانات برای حمل و نقل و ذخیره غذا و محصولات کشاورزی استفاده کردند ( هنوز در مناطق استوایی از بامبو برای ذخیره سازی مواد غذایی استفاده میشود) بطور کلی ظهور انقلاب صنعتی به راستی تحول اساسی در نظام تولید کالایی ایجاد کرد. انقلاب صنعتی، جهان را با فوران کالاهای گوناگون صنعتی روبرو کرد. تنوع کالاها و رقابت فشرده میان تولیدکنندگان و بازرگانان به تدریج هنر را نیز علاوه بر علوم دیگر وارد مجموعه سیستم بسته بندی کرد. با پیشرفت بیشتر، علوم دیگری نظیر روانشناسی فردی، اجتماعی و ارگونومی به این مجموعه اضافه شد. توسعه بسته بندی سبب مستقل شدن این صنعت از مجموعه صنایع دیگر شد و رقابت و نیاز سبب گردید که صنایع بسته بندی سهمی قابل توجه از بودجههای شرکتهای تولیدی را به خود اختصاص دهد. امروزه صنایع بسته بندی تبدیل به یک تکنولوژی قدرتمند شده است.
تاریخچه بسته بندی فلزی
نیاز به بسته بندی بهتر و مقاومتر منجر به پیدایش و توسعه ظروف فلزی گردید. قوطی سازی از زمان ناپلئون شروع شد. برای مدت مدیدی قوطیهای کنسرو با دست ساخته میشد. از اوایل قرن بیستم، قوطیهای فلزی که شکلی بهداشتی داشت رواج یافت و این امکان بوجود آمد که بتوان از تجهیزات سریعتری برای ساخت، پر کردن و بستن درب قوطیهای فلزی استفاده نمود.
تاریخچه بسته بندی کاغذی و مقوایی
تاریخچه و سیر تکاملی بسته بندی با مقوا و کاغذ به تاریخچه ساخت کاغذ برمیگردد، اگرچه چوب و محصولات فرعی دیگر آن از دیر باز در خدمت بشر بوده، ولی بسته بندی به صورت مقوایی و کاغذی پس از پیدایش کاغذ به وجود آمد و روند تکمیلی خود را تاکنون به سرعت طی نموده است. همانطور که می دانیم اولین بار در سه هزار سال قبل از میلاد مسیح، مصریان قدیم که در آن زمان یکی از مراکز مهم بشری محسوب میشدند، برای نوشتن از پاپیروس (Papyrus) استفاده میکردند.
نخستین کارخانه کاغذ سازی در قرن ششم توسط چینیها ساخته شد. در سمرقند این هنر به اعراب آموخته شد سپس اعراب کارخانهای در بغداد تاسیس کردند که در این کارخانه نخستین بار به جای بامبو از پارچههای سفید استفاده شد.
نخستین کارخانه کاغذ اروپا در اسپانیا بوجود آمد. اسپانیاییها برای تولید خمیر از آسیابهای آبی استفاده نمودند و کم کم توری سیمی جایگزین توریهای بامبو که بوسیله چینیها، بکار میرفت، بعدها این هنر وارد کشورهایی دیگر نظیر فرانسه و هلند شد. در ایران بعد از کارخانه سمرقند که توسط چینیها اداره میشد، اولین کارخانه کاغذ سازی در سال ۱۳۲۸ در کهریزگ احداث شد که کاغذهای باطله را برای تولید کاغذ و مقوا استفاده میکرد، بعد از آن تعدادی واحد تولیدی دیگر در سایر نقاط ایران بوجود آمد. اولین کارخانه مدرن ایران در سال ۱۳۴۹ در «هفت تپه خوزستان» برای تولید کاغذهای تحریر با استفاده از تفاله نیشکر (baggasse) احداث شد. متعاقب آن کارخانه چوب و کاغذ ایران (چوکا) با استفاده از خمیرهای وارداتی و خمیرهای داخلی، کاغذهای کرافت و بسته بندی را تولید نمود.
تاریخچه بسته بندی پلاستیکی
توسعه صنعت پلاستیک به سال ۱۸۴۳ برمیگردد، وقتی دکتر montgomeric جراح آفریقایی گزارش داد که میتوان با استفاده از ماده اولیه کائوچو (Percha gutta) دسته خوبی برای چاقو ساخت. بعد از این که شرکت gutta Percha شکل گرفت جوهردان و توپ بیلیارد نیز تهیه گردید.
در رابطه با صنعت بسته بندی با اختراع پلی اتیلن پیشرفت غیرمنتظرهای در انگستان رخ داد. در دسامبر ۱۹۳۵ شیمیدانهای انگلستان طی واکنشی، تحت فشار زیاد و با تغییردادن میزان به ماده جدیدی به نام اتیلن دست یافتند که خواص عایق حرارتی خوبی داشت.
تاریخچه بسته بندی منسوج
برای بسته بندی مواد غذایی (مثلا میوه و سبزیجات) منسوجات توری همان چیزی است که هم ویژگی دیده شدن و هم دوام را برآورده میکند. بعضی گوشت و فرآوردههای گوشتی آماده، نیاز به محافظت دارند و بدین منظور از توریهای کشدار استفاده میشود. در نگهداری گوشتهای یخ زده توریهای کشدار کار جابهجایی و محافظت آنها را در برابر سرمازدگی تسهیل میکنند.
تاریخچه بسته بندی شیشهای
پیش از اواخر قرن نوزدهم، نه تنها آبجو بلکه آبمعدنی، سس، ترشی، مربا، و محصولات دیگر که پیش از این به صورت آزاد فروخته میشدند، برای فروش در ظرفهای شیشهای بسته بندی میشدند. بطری هنوز با روشی به نسبت عقب مانده تولید میشد. بطریهایی که به روش باد کردن در قالب، در این دوره تولید میشدند از آن چنان اشکال عجیب و غریبی برخوردار بودند که تا پیش از جنگ جهانی اول، هر شیشهای که میشناختند و یک روزنه داشت، بطری میگفتند. اما در طول قرون گذشته، تولید بطری بتدریج رو به اصلاح گذاشت.
با ساخت و تولید انبوه بطری و تنوع در ابعاد و حجم آن بشر کنونی توانسته است در بسته بندیها، ظروف شیشهای را یک امر مهم به حساب آورد و تا حدودی نقش آن را آشکار سازد. امروزه بیش از صدها نوع از اجناس و مواد در بستههای شیشهای بسته بندی میشوند و با کیفیت برتر به بازار فروش عرضه میشوند. البته باید متذکر شد که علم شیشه در ایران نیز از زمانهای قبل بوده و هم اکنون نیز رو به رشد است.
استفاده از شیشه برای امور بسته بندی بعد از جنگ جهانی دوم همواره سیر صعودی داشته است. چرا که شیوههای تولید سریع و پیوسته و اتوماسیون تولید بطریها و پرکردن آنها به تولیدکنندگان این امکان را داده که از پس تقاضاها برآیند و قیمت آنها را پایین نگه دارند. در نتیجه پژوهشگران راههایی برای اصلاح هر چه بیشتر مقاومت مکانیکی و شیمیایی ظروف شیشهای پیدا کردند و میکنند. بطور کلی باید گفت شیشه ماده ایده آلی برای ظروف بسته بندی یا ترکیبی از کارایی، بهداشتی، و زیبایی آن است. به عنوان یک مثال زنده میتوان اذعان داشت که در بسیاری از کشورهای پیشرفته عمدهترین تولیدکنندگان مواد غذایی (بخصوص غذای کودکان) استفاده از ظروف شیشهای را در روش کار خود قرار دادهاند. با تمام اینها هرچند که شیشه ماده مناسبی برای بسته بندی بعضی مواد است، برای برخی کالاهای خاص بهترین ماده بسته بندی است.
اهداف بسته بندی
مهمترین هدفی که در بسته بندی محصولات غذایی مدنظر است افزایش طول عمر نگهداری محصول یا Shelf Life آن میباشد. ماده بسته بندی از طریق تنظیم فضای مناسب در داخل بسته با توجه به ویژگیهای نگهداری محصول زمان ماندگاری آن را افزایش میدهد. در این مورد به خصوص هماهنگی بین ویژگیهای ماده بسته بندی و نیازهای نگهداری محصول میباید فراهم گردد. هدف دیگری که در استفاده از بسته بندی محصولات مدنظر است، بهبود حمل و نقل، انبارداری و عرضه محصول میباشد. امروزه با پیشرفت تکنولوژی و تولید انبوه محصولات بدون استفاده از بسته بندی، عرضه محصول به صورت عمده فروشی یا خرده فروشی با بازار امکان پذیر نیست. یعنی با وجود اینکه به نظر میرسد بسته بندی یک هزینه اضافی را برای تولید کننده تحمیل میکند، اما باید در نظر داشت بدون استفاده از بسته بندی کل هزینه تولید به هدر میرود. در چنین بسته بندیهایی باید به ایعاد بسته از نقطه نظر قابلیت حمل و نقل و عرضه آن توجه شود و همچنین باید به شیوه زندگی مردم و میزان مصرف محصولات مختلف در هر جامعه دقت شود. محصولات باید در بسته بندیهایی عرضه شوند که در صورت نیاز در یک یا دو وعده مورد مصرف قرار گیرند. این موضوع به خصوص در مورد محصولات صادراتی حائز اهمیت است.
بسته بندی از نقطه نظر جذاب نمودن ظاهر بسته و بازار پسند کردن آن نیز اهمیت زیادی دارد. این جنبه از بسته بندی کردن در بعضی موارد بقیه اهداف کاربرد آن را تحت پوشش قرار میدهد. در حالی که تولید کننده هوشیار باید از این خطر دوری کند، چرا که سرمایه گذاری بیش از حد و اندازه بر این جنبه از بسته بندی نه تنها باعث موفقیت محصول در بازار نمیگردد بلکه شکست آن را نیز موجب میگردد. در این مورد میبایستی همواره میزان سرمایه گذاری انجام شده هماهنگ با محتویات درون بسته باشد، چه از بعد اقتصادی و چه از بعد اطلاعاتی که از این طرق در اختیار مصرف کننده گذاشته میشود.
بسته بندی عمل مناسبی برای درج اطلاعات و ارایه اطلاعاتی است که تولید کننده موظف است در اختیار مصرف کننده قرار دهد. از این طریق رعایت قوانین و مقررات صنایع غذایی یاری میگیرند.
ارایه اطلاعات ممکن است به صورت مستقیم یا غیرمستقیم انجام گیرد. درج اطلاعاتی نظیردستورالعمل مصرف کالا، ترکیبات سازنده و ارزش غذایی آن، تاریخ مصرف، تاریخ انقضاء کالا، به طور مستقیم انجام میشود. در حالی که برخی اطلاعات به طور مستقیم با استفاده از رنگی مشخص در طراحیهای بسته به کار رفته و یا علائم اختصاری که به طور بینالمللی پذیرفته شده به مصرف کننده منتقل میگردد. به عنوان مثال، رنگ سبز نشان دهنده بیضرر بودن محصول است. این موضوع ممکن است به منشا طبیعی و یا گیاهی محصول مربوط گردد و یا به فراوری اضافهای که جهت استخراج برخی ترکیبات مضر در آن محصول به کار رفته مربوط میگردد.در هر حال مصرف کننده با دیدن رنگ سبز قالب در بسته احساس مطلوبی مربوط به بیضرر بودن آن خواهد داشت.
بسته بندی مواد غذایی
در بسیاری از موارد برای ایجاد هماهنگی بین نیازهای نگهداری محصول غذایی مورد نظر و ماده بسته بندی لازم است از مواد بسته بندی مرکب یا Multi Layer Packaging Material استفاده گردد. چرا که یک لایه بسته بندی به تنهایی قادر نیست مجموعه نیازهای مورد نظر را تامین کند. بنابراین از مواد بسته بندی مرکب کمک گرفته میشود. در انتخاب لایههای مختلف که در بسته بندی محصول استفاده میشوند یکی از مسائل مهم علاوه بر ممانعت کنندگی آن نسبت به اکسیژن، نور و رطوبت عدم نفوذپذیری آن نسبت به ترکیبات فرار میباشد. علی الخصوص در مورد محصولاتی مثل قهوه، ادویهجات و پودر آبمیوهجات و سبزیجات معطره و غیره که با ویژگی عطر و طعم خاص خود شناخته میشوند.
یعنی ماده بسته بندی باید علاوه بر حفظ این ترکیبات معطره از نفوذ ترکیبات معطره مولد عطر و طعم نامطلوب در محصول نیز جلوگیری نماید. که این مواد ممکن است از ۳ طریق وارد محصول گردد:
۱) در اثر تجزیه ماده بسته بندی
۲) از طریق نفوذ ترکیبات افزودنی ماده بسته بندی
۳) از محیط اطراف بسته بندی
بنابراین یکی از مسایل مهمی که در ارتباط با انتخاب ماده بسته بندی برای محصول در نظر گرفته می شود، تاثیر متقابل محصول و بسته بر روی هم میباشد که اصطلاحا Interaction میگویند.
مهمترین ویژگیهایی که در انتخاب مواد بسته بندی مورد توجه قرار میگیرد
عدم تاثیر متقابل سوء بین محصول و ماده
در این مورد اثر محصول غذایی بر روی ماده بسته بندی و اثر ماده بسته بندی بر روی محصول به طور متقابل مطرح میباشد. ماده بسته بندی از طرق مختلف میتواند اثرات سوء بر محصول ایجاد کند:
الف) از طریق انتقال مونومرهای سازنده آن که به طور آزاد در بافت ماده پلیمری وجود دارند و با در نتیجه حرارت فرایندهای شکلدهی به واسطه تجزیه حرارتی آزاد شدهاند. انتقال این مونومرهای آزاد به محصول باعث مسموم شدن محصول میگردد.
از سوی دیگر انتقال ترکیبات افزودنی که به منظور بهبود ویژگیهای ماده بسته بندی به کار رفتهاند به درون محصول مطرح میباشد، که در صورت استفاده بیش از حد مجاز در ماده بسته بندی انتقال آنها باعث ایجاد مسمومیت میگردد. در این مورد میتوان به استفاده از ترکیبات نرم کننده یا Plasticizer اشاره کرد که به خصوص در مورد ماده پلیمری Vingl chlorile یا P.V.C مورد استفاده قرار میگیرد.
این ماده بسته بندی به صورت فیلم سخت تهیه میگردد. بنابراین فیلم آن انعطاف لازم را ندارد و در مواردی که انعطاف فیلم مدنظر باشد از این ترکیب افزودنی، استفاده میشود.
این ترکیبات جزء ترکیبات آروماتیک هستند که سرطان زا هستند. از سوی دیگر مونومر سازنده PVC یعنی وینیل کلراید یا VC در محصول منتقل میگردد و این عامل نیز سرطان زا میباشد. بنابراین اصولا استفاده از P.V.C به واسطه این اثرات سوء در بسته بندی محصولات غذایی بسیار محدود میگردد.
ب) انتقال ترکیبات از محصول و اثرات سوء آن بر ماده بسته بندی نیز حائز اهمیت است. در چنین مواردی ماده بسته بندی باید نسبت به ترکیبات واکنشدهنده از محصول مورد نظر، مقاوم باشد. یکی از موضوعات تحقیقی که در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته مربوط به اثراتی است که از سوی محصولات بسته بندی شده در قوطیهای ۴ گوش چند لایه به نام Tetra brik یا تتراپک ( Terta Pack ) روی میدهد. تحقیقات انجام شده نشان میدهد ترکیبات اسیدی محصول میتواند بر روی این نوع بسته بندی اثر گذارد.
این نوع بسته بندی از ۵ لایه تشکیل یافته است. این لایهها از درون به بیرون عبارتند از:
لایه پلی اتیلنی مجاور با محصول، آلومینیوم فویل، لایه پلی اتیلنی، مقوا و پس از آن نهایتا لایه پلی اتیلنی مجاور به هوا.
هرکدام از آن لایهها به هدف خاصی تهیه شدهاند:
لایه داخلی پلی اتیلنی اولا به عنوان فیلم خنثی و با محصول واکنش نداده و ثانیا قابلیت دوخت حرارتی P را فراهم میکند.
لایه آلومینیوم فویل برای ممانعت از حضور نور بکار برده میشود.
لایه پلی اتیلنی میانی برای ممانعت از حضور نور بکار برده میشود.
لایه پلی اتیلنی میانی اولا نقش ممانعتکنندگی دارد و ثانیا عامل چسباننده مقوا و آلومینیوم فویل میباشد.
لایه مقوا استحکام بسته و قابلیت چاپ را تامین میکند.
لایه پلی اتیلنی خارجی از چاپ روی مقوا محافظت میکند و آن را براق میکند.
در چنین ماده بسته بندی مرکب امکان نفوذ برخی ترکیبات اسیدی وجود دارد. ترکیبات اسیدی نفوذ کننده دو نوع اسید، یعنی اسید استیک و اسید پروپیونیک قادرند، از لایه پلی اتیلنی عبور کرده و با لایه آلومینیوم فویل واکنش دهند که در این صورت، اولا باعث خوردگی این لایهها شده، ثانیا این لایهها از هم جدا شده و در برخی موارد دیده شده که نمک آلومینیومی اسید نفوذ کرده، قادر است به طور مجازی باعث چسبیدن دو لایه پلی اتیلنی گردد.
ترکیبات دیگر مثل اسید سیتریم و اسید مالیک چنین نفوذی را نشان ندادهاند. به همین دلیل این مشکل در رابطه با آن میوهجات کمتر دیده شدهاند. با این توضیح چنین بسته بندی که به نام Laminated Layers نامیده میشود، بر روی محصولاتی مثل سرکه مناسب نمیباشد چرا که نفوذ اسید استیک باعث جدا شدن لایهها و پدیدهای موسوم به Delamination یعنی عکس لامینه شدن میگردد.
ویژگیهای مکانیکی ماده
منظور مقاومت آن در برابر برخورد ضربه و سوراخشدگی است.
مقاومت حرارتی ماده بسته بندی
بسیاری از محصولات غذایی بلافاصله پس از فرآوری یعنی به صورت گرم و داغ در داخل بسته بندی وارد میشوند و همچنین بسیاری از محصولات را به شکل آماده به مصرف تولید میکنند و تنها در هنگام مصرف نیاز به حرارتدهی مجدد جهت گرم کردن نهایی وجود دارد. بنابراین مقاومت حرارتی ماده بسته بندی حایز اهمیت است.
کم بودن وزن
این مساله به طور مشخص از نظر حمل و نقل اهمیت دارد و ویژگی اصلی مواد پلیمری و برتری آن بر فلزات و شیشه از این نقطه نظر میباشد.
بسته بندیهای موادغذایی با توجه به نوع آنها
مواد و ورقههای پلاستیکی
به دلیل صرفهی اقتصادی و قابلیت مصرف و در دسترس بودن مورد استفادهی بسیاری دارند. صفحات پلاستیکی توسط مواد چسبناک به یکدیگر پیوند میخورند.
وجود این مواد و همچنین ترکیبات شیمیایی افزودنی جهت سالم نگه داشتن بافت فیزیکی این ورقهها میتواند سبب بروز تغییر مزه در مادهی غذایی شود. از پلیمرهای مهم پلی اتیلنی که دراین بخش مورد مصرف قرار میگیرند، میتوان به پلیمر خطی دانسیته کم پلی اتیلنی، پلیمر دانسیته کم پلی اتیلنی، پلیمر دانسیته بالا پلی اتیلنی، پروپلین، پلی استیرن، پلی وینیل کلراید و پلی اتیلن تری فتالات اشاره کرد.
شیشه
به واسطهی وجود برخی از ترکیبات شیمیایی در شیشه، آلودگی و تغییر طعم مواد غذایی بسته بندی ظروف شیشهای از نوع دسته سوم خواهد بود. آلودگی ناشی از شیشه میتواند ناشی از لاکهای فلزی مورد استفاده و یا لایهی پلیمری باشد. شیشهها معمولا توسط پوششهای پلی اتیلن یا استرهای آلیفاتیک پوشیده میشوند. این پوششها میتوانند سبب ایجاد بوی تند و تیز در مادهی غذایی گردند.
پوششهای کاغذی
به طور معمول پوششهای کاغذی بعنوان پوششهای ثانوی مورد استفاده قرار میگیرند. میزان ورود ترکیبات شیمیایی از پوششهای کاغذی به داخل مادهی غذایی نسبت به سایر پوششها کمتر است. ضمن آنکه در اثر بروز فساد طعمی، عامل را باید در موارد دیگری برای مثال جوهر چاپ مارک بستهبندی بر روی پوشش کاغذی جستجو کرد. موادی که جهت کنترل قدرت جذب رطوبت کاغذ به آن افزوده میشوند کمتر دیده شده که سبب بروز مشکلات شوند.
کاغذهای کرافت
به دلیل در برداشتن برخی از ترکیبات فنولی میتوانند سبب بروز فساد طعمی شوند.
استفاده از کاغذهای بازیافت شده میتواند احتمال بروز مشکلات را افزایش دهد.
کامپوزیتهای فلزی و مقوا-پلاستیک
کامپوزیتهای مقوا-پلاستیکی مصارف بسیاری در صنایع بستهبندی دارند.
فویلهای آلومینیومی و کاغذی
استفادهی زیادی در بستهبندی کارتنهای نوشیدنی و یا پوشش شکلاتها را دارند. اکثریت قریب به اتفاق این پوششها دارای لایهی سطحی پلی اتیلنی در هر دو سمت خود هستند تا به عنوان پوشش آلومینیوم فعالیت داشته و ضمنا یک لایهی محافظ گرمایی نیز ایجاد کنند.
کامپوزیتهای فلزی-کاغذی نیز در بسته بندی کیکها و ماهی نظیر سالمون مورد استفاده قرار میگیرند.
به خصوص در جاهایی که این دسته از محصولات باید در معرض دید خریدار قرار داشته باشند. پوششهای پلی اتیلنی نام برده شده در این گروه در اثر حرارتدهی میتوانند باعث بروز اکسیداسیون گردند، که این مسئله در بروز فساد طعمی در نوشیدنیها موثر است. با تحقیقات انجام شده مشخص شده است که عمدهی مواد تولید شده در این بخش که به بروز مشکلات منجر میشوند هگزانالها هستند.
پوششهای فلزی
عموما پوششهای فلزی در تماس مستقیم با مادهی غذایی نیستند. چرا که در غیر اینصورت ممکن است برخی از فلزات سبب طعم نامطلوب در مادهی غذایی گردند و یا اینکه وارد آن شوند.
فیلمهای سلولزی اصلاح شده
از جمله این بسته بندیها میتوان به پوششهای آبنباتهای خوراکی اشاره کرد. این دسته از مواد به ندرت سبب ایجاد مشکلات در مادهی غذایی میشوند. عموما از نرم کننده برای پوشش و خاصیت پلاستیکی ( نرم پذیری ) دادن به این فیلمها استفاده میشود که این ترکیبات نیز عطر و طعم خاصی ندارند.