استفاده از فناوری نانو در افزایش ماندگاری مواد غذایی
معجزه ذرات نقره در صنعت بستهبندی
داستان خاصیت ضد میکروبی نقره، داستان معاصری نیست، بلکه این خاصیت از دیرباز شناخته شده و به کار میرفته است. تاکنون دانشمندان مکانیسمهای متفاوتی را برای تبیین اثرگذاری نقره بر میکروبها یافتهاند و در واقع به دلیل همین تعدد مکانیسمهاست که میکروبها نمیتوانند نسبت به نقره سازگار شوند یا مقاومت پیدا کنند. امروزه به مدد فناوری نانو ساخت ذرات نقره در ابعاد نانو میسر شده است. در این ابعاد، ذرات نانو نقره به ما این امکان را میدهند که با کمترین غلظت، خاصیت ضدمیکروبی بسیار قوی را از فلز نقره شاهد باشیم.
نانو فناوری، دستیابی به فناوری کار بر روی ذراتی با ابعاد 9 - 10 متر (نانو متر) است که به نانو ذرات موسوم هستند. دلیل انتخاب این مقیاس برای کار روی مواد، خواص خارقالعادهای است که در ذراتی با این سایز ظاهر میشود و امروزه بشدت مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است، مثل فلز نقره. نقره درواقع یکی از قدیمیترین فلزات مورد استفاده بشر بوده است و بر اساس مستندات تاریخی از مدتها پیش مردم کشورها ی مختلف جهان از خواص میکروبکشی نقره استفاده میکردند. برای مثال در جنگها روی زخم سربازان سکهای از جنس نقره قرار میدادند و سپس محل زخم را میبستند یا برای نگهداری مواد غذایی از ظروف نقرهای استفاده میکردند. درضمن علت شیوع نیافتن بیماریهای مسری در مناطق اعیاننشین را به ظروف نقره نسبت میدهند؛ چراکه خانوادههای ثروتمند غذا را در بشقابهای نقرهای میخوردند.
در این میان هرچند استفاده از خاصیت ضدمیکروبی نقره طی سالیان متمادی و در جوامع مختلف مرسوم بود، اما علم امروز بشر نیز تاثیر آنها را در ضدعفونی و از بین رفتن میکروبها به اثبات رسانده است. در واقع هماکنون با وجود رشد فناوری نانو و اطلاع از خواص نانو ذرات و مقایسه آن با مواد تودهای، توجه زیادی به سنتز نانو ذرات نقره شده است که به نظر میرسد این توجه ویژه به دلیل خواص منحصر بهفرد نقره از جمله خاصیت ضدمیکروبی این فلز در مقیاس نانو باشد. تحقیقات متنوعی روی انواع میکروبها از نظر اثرگذاری ذرات نانو نقره صورت گرفته است و تاکنون بیش از 600 نوع میکروب اثر پذیر شناخته شدهاند که از آن جمله میتوان حتی به ویروس ایدز نیز اشاره کرد.
به طورکلی نانو ذرات سطح زیادی دارد. این افزایش سطح باعث میشود تا یک گرم از نانو ذرات نقره برای ضد باکتری کردن یکصد مترمربع از سطح یک ماده کافی باشد، اما در این میان از آنجا که پوشش دادن وسایل مصرفی با نقره خالص برای ضد باکتری کردن آنها دارای قیمت تمام شده زیادی است، بنابراین محققان دریافتهاند که استفاده از نانو ذرات نقره میتواند یک راه عملی برای استفاده از خاصیت میکروبکشی آن باشد.
تحول در آینده صنعت بستهبندی
آمارها نشان میدهند، فروش جهانی محصولات فناوری نانو در صنعت بستهبندی مواد غذایی و نوشیدنی از رقم 150 میلیون دلار (120 میلیون یورو) در سال 2002 به 860 میلیون دلار (687/5 میلیون یورو) در سال 2004 رسیده است. همچنین پیشبینی میشود که فناوری نانو 25 درصد تجارت بستهبندی مواد غذایی را در دهه آینده تغییر بدهد و بازار آن به 30 میلیارد دلار (24 میلیارد یورو) در سال برسد.
استفاده از فناوری نانوسیلور در صنعت بستهبندی در کشور ما همگام با جهان مورد توجه قرار گرفته است.
به گفته مهندس نیلوفر چاوشی، مسوول واحد پلیمر شرکت تولیدکننده ظروف آنتیباکتریال، ظروف و فیلمهای تهیه شده، مواد غذایی راتا 4 برابر تازهتر نسبت به حالت معمولی نگه میدارند. همچنین این ظروف قادرند میوهها، سبزیجات، داروها، نان، پنیر، گوشت و خشکبار را در طولانیمدت بدون تغییر رنگ، مزه و خواص غذاییشان نگهداری کنند.
به گفته چاوشی از آنجایی که نقره ذاتاً خاصیت ضد باکتری، ضد کپک و ضد قارچ دارد با استفاده از این ظروف در مقایسه با ظروف معمولی در 24 ساعت اولیه میزان رشد باکتریها 98 درصد کاهش یافته است. در ضمن برای حفظ بیشتر ارزش مواد غذایی به همراه بو و مزه آن و به تأخیر انداختن و کاهش سرعت فساد مواد غذایی، این ظروف دارای درپوش سیلیکونی غیرقابل نفوذ برای سیستم بستهبندی است. در نهایت این دسته از فرآوردههای فناوری نانو یعنی فیلمهای ضد باکتریایی و ظروف آنتیباکتریال و ویژگیهای منحصر بهفرد آنها در جهت حفظ سلامت و در نتیجه افزایش ثروت و قدرت، باعث توسعه و افزایش کاربرد نانو سیلور شده است.
در میان مکانیسمهای متعددی که از فلز نانو نقره شناخته شده است، دو مکانیسم به صورت بارز در نظر گرفته میشود. در مکانیسم یونی ذرات نانو نقره فلزی به مرور زمان یونهای Ag+ را از خود ساطع میکنند. این یونها طی واکنش جانشینی باندهایHS- را در جداره میکرو ارگانیسم به باندهای AgS-تبدیل میکنند که نتیجه این واکنش تاتوره شدن و تلف شدن میکرو ارگانیسم است. درمکانیسم کاتالیستی هم که بیشتر در مورد کامپوزیتهای نانونقره سمی کانداکتورها صدق میکند ذرات نانو نقره روی پایههای نیمه هادی مانند 2 Tio یا 2 Sio قرار میگیرد و در این حالت پایههای نیمه هادی بدون نیاز به انرژی نور به دلیل کاهش سرعت الکترونها بین لایه ظرفیت و لایه هدایت اتم به حالت پایداری از حضور حفرههای + و تراکم (-) e میرسند در این وضعیت ذره مانند یک پیل الکتروشیمیایی عمل میکند و با اکسید کردن اتم 2O یون 2- O و با هیدرولیز H2O، یون -OH را تولید میکنند که هر دو از بنیانهای فعال در گروه اکسیژن فعال هستند و از قویترین عاملان ضدمیکروب نیز به شمار میآیند.
ماندگاری بیشتر با ذرات نانو
با تولید نانو ذرات سیلور محصولات مختلف در صنایع متفاوت مانند پتروشیمی، خودرو، نساجی، کشاورزی، دامپروری، دام و طیور، رنگ و رزین، کاشی و سرامیک تولید میشود.
جعفر رحماننیا از دیگر مجریان طرح استفاده از نانو در صنایع بستهبندی تولید ظروف آنتیباکتریال، ضد باکتری، قارچ و ویروس بودن آنهارا از خواص نانو نقره ذکر میکند و میافزاید: این مواد به دو صورت کولوئیدی و پودر تولید می شود. پودر نانو ذرات نقره در حد 5 تا 10 نانومتر است که بر بسترهای مختلفی چونZMO، MGO ، کربنات کلسیم و نانو سیلس نشانده شد.
رحماننیا با بیان اینکه کولوئید سیلور در حد 18 نانومتر تولید شد، میافزاید: استفاده از این نانو ذرات باعث میشود مواد غذایی در یخچال دیرتر فاسد شوند و زمان ماندگاری آنها بویژه در تابستان افزایش یابد. به گفته وی هم اکنون این طرح با موافقت برخی از تولیدکنندگان یخچالسازی کشور قرار است در پروسه تولید این مواد در ساخت بدنه یخچالها و در برخی از بخشها مانند جا تخممرغی استفاده شود.
رحماننیا با اشاره به این مطلب که این مواد در تولید لباس نیز به کار رفته است، خاطر نشان میکند: این مواد با جلوگیری از تعرق، مانع از ایجاد بوی بد در بدن و لباس شود. ضمن آنکه حساسیتهای پوستی را متوقف میکند.
وی میافزاید: با توجه به کاربردهای گسترده نانوسیلورها و از آنجا که لاتکس (پلاستیک خام) ایجاد حساسیتهای پوستی میکند با شرکتهای تولیدکننده دستکش هم تفاهمنامههای همکاری منعقد کردهایم تا در پروسه تولید محصولات آنها از نانو سیلور برای جلوگیری از حساسیت پوستی نیز استفاده کنیم.
بهاره صفوی
تازه ها
گوناگون
پیشنهاد سردبیر
در تپش این هفته، ماجرای فریب و تعرض در پوشش عرفانهای دروغین و رمالی را بررسی کردیم
پشت پرده اتاقهای دود و طلسـم
