مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

چکیده چاپ سه‌بعدی یک فناوری نوین در صنعت غذاست که در دسته روش‌های ساخت افزایشی قرار می‌گیرد. این فناوری با استفاده از طراحی دیجیتال و بهره‌گیری از مواد اولیه خوراکی (جوهرهای خوراکی)، ساختارهای پیچیده‌ای ایجاد می‌کند که تولید آن‌ها با قالب‌ها و روش‌های معمول ممکن نیست. چاپگرهای سه‌بعدی روش‌های عملیاتی متفاوتی دارند که از میان آن‌ها، چاپگرهای مبتنی بر اکستروژن، تف‌جوشی انتخابی با لیزر، تزریق چسب و جوهرافشان، کاربرد بیشتری در صنعت غذا دارند. ماهیت و ترکیبات تشکیل‌دهنده مواد اولیه، معیاری اساسی برای سنجش توانایی ذاتی «قابلیت چاپ» و تعیین کیفیت نهایی سازه‌های خوراکی محسوب می‌شود؛ در این میان، کربوهیدرات‌ها، لیپیدها، پروتئین‌ها و فیبرها نقش پررنگ‌تری بر قابلیت چاپ دارند. مواد اولیه برای چاپ به سه دسته تقسیم می‌شوند: مواد قابل‌چاپ، مواد غیرقابل‌چاپ و مواد جایگزین. مواد قابل‌چاپ، مانند: شکلات، پنیر، خامه قنادی و هیدروژل‌ها، به تنهایی قابلیت چاپ دارند و در هنگام فرآیند، به پیش‌پردازش کمتری نیاز دارند. دسته دوم موادی هستند که به خودی‌خود قابل‌چاپ نیستند و برای تبدیل شدن به فرم قابل‌چاپ، به پیش‌پردازش‌های خاصی (مانند اضافه‌کردن افزودنی‌های غذایی یا ترکیب با مواد قابل‌چاپ) نیاز دارند. دسته سوم، مواد جایگزین هستند که شامل منابع غذایی غیرمعمول مانند حشرات، جلبک‌ها، قارچ‌ها، دانه‌های لوپین و ضایعات کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی می‌شوند. این مطالعه مروری است بر قابلیت چاپ مواد اولیه، نقش ترکیبات در این فرآیند و طبقه‌بندی مواد اولیه مصرفی در چاپ سه‌بعدی.

چکیده کنترل دما در طول زنجیره تأمین مواد غذایی نقش کلیدی در حفظ کیفیت، ایمنی و افزایش ماندگاری محصولات دارد. استفاده از مواد تغییر فاز (PCMs) به‌عنوان یکی از رویکردهای نوین در بسته‌بندی هوشمند، امکان تنظیم خودکار دما از طریق جذب و رهایش گرمای نهان را فراهم کرده و موجب کاهش نوسانات حرارتی، کاهش وابستگی به سیستم‌های سرمایشی فعال و بهبود پایداری حرارتی محصولات می‌شود. این بررسی از طریق جستجوی گسترده در متون علمی موجود در پایگاه‌های داده اصلی، از جمله Scopus، Web of Science، PubMed، ScienceDirect وGoogle Scholar انجام شد. مطالعات مربوط به استفاده از مواد تغییر فاز دهنده (PCM) در بسته‌بندی مواد غذایی و کاربردهای زنجیره سرد با استفاده از کلمات کلیدی مرتبط شناسایی شدند. انتشارات بازیابی شده بر اساس ارتباط آنها با ویژگی‌های PCM، روش‌های ترکیب، عملکرد حرارتی و نقش آنها در حفظ کیفیت مواد غذایی در طول نگهداری و حمل و نقل، بررسی و انتخاب شدند. سپس مطالعات انتخاب شده به‌صورت انتقادی ارزیابی و ترکیب شدند تا مروری جامع بر دانش فعلی، پیشرفت‌های اخیر و جهت‌گیری‌های تحقیقاتی آینده در این زمینه ارائه دهند. نتایج مطالعات نشان می‌دهد که پژوهش‌های اخیر عمدتاً بر توسعه PCMsهای زیست‌سازگار و زیست‌تخریب‌پذیر، افزایش هدایت حرارتی از طریق افزودن نانومواد، و بهبود پایداری فیزیکی با استفاده از فناوری‌های کپسوله‌سازی و تثبیت شکل متمرکز بوده‌اند. در این میان، پیشرفت در روش‌های ریزکپسوله‌سازی و نانوکپسوله‌سازی، استفاده از پوسته‌های پلیمری و زیست‌پلیمری، و توسعه کامپوزیت‌های پایدار، موجب کاهش نشت PCM، افزایش پایداری حرارتی و مکانیکی، بهبود راندمان ذخیره‌سازی گرما و افزایش دوام عملکرد در چرخه‌های مکرر ذوب و انجماد شده است. با وجود پیشرفت‌های قابل توجه، چالش‌هایی نظیر هزینه بالای تولید، احتمال نشت ماده در هنگام ذوب، محدودیت هدایت حرارتی برخی PCMs و انتخاب محدوده دمایی مناسب، همچنان از مهم‌ترین موانع کاربرد صنعتی این فناوری به شمار می‌روند. در مجموع، این مطالعه ضمن ارائه تصویری جامع از وضعیت کنونی پژوهش‌ها، نشان می‌دهد که توسعه مواد تغییر فاز پایدار، زیست‌سازگار و مقرون‌به‌صرفه می‌تواند نقش مؤثری در ارتقای عملکرد بسته‌بندی‌های هوشمند، افزایش ایمنی مواد غذایی، بهبود کارایی زنجیره سرد و کاهش اثرات زیست‌محیطی صنعت بسته‌بندی ایفا کند.

چکیده بسته‌بندی هوشمند مواد غذایی به‌عنوان یک فناوری جدید می‌تواند کیفیت و ایمنی مواد غذایی را در طول زمان ماندگاری حفظ کند. این فناوری از حسگرهایی استفاده می‌کندکه در بسته‌بندی بکار رفته و تغییرات فیزیولوژیکی مواد غذایی (به‌دلیل تخریب میکروبی و شیمیایی) را تشخیص می‌دهد. این حسگرها، معمولاً اطلاعاتی را ارائه می‌دهند که به راحتی توسط توزیع‌کننده مواد غذایی و مصرف‌کننده قابل شناسایی است. با این حال، بیشتر حسگرهایی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند، مواد مصنوعی تجزیه‌ناپذیر هستند. ریز جلبک‌هایی که در آب‌های دریایی و شیرین زندگی می‌کنند، راه‌حلی همه کاره برای ساخت حسگرهای زیستی جدید برای تشخیص آلاینده‌ها مانند علف‌کش‌ها یا فلزات سنگین هستند. این میکروارگانیسم‌های فتوسنتزی به تغییرات محیطی خود بسیار حساس هستند و امکان تشخیص آلاینده‌ها را فراهم می‌کنند. بنابراین، این مقاله با هدف بازنگری آخرین اطلاعات در مورد حسگرهای زیستی، براساس ترکیبات به‌دست آمده از عصاره‌های ریز جلبکی است که می‌توانند در ارتباط با پلیمرهای زیستی، به‌عنوان بسته‌بندی هوشمند مواد غذایی عمل کنند. با این حال، هنوز محدودیت‌هایی وجود دارد که باید قبل از اینکه این فناوری به مرحله بالغ تجاری برسد، بر آن غلبه کرد.