ردیابی محصولات کشاورزی: وجود تقاضا برای محصولات گوشتی سالم و ایمن وابستگی به تکنولوژی‌ها و مواد بسته‌بندی را به وجود آورده است. از دلایل اصلی برای بسته‌بندی محصولات تازه و فرآوری شده گوشتی جلوگیری از آلودگی، کاهش وزن، تغییر رنگ و بو و همچنین تأخیر در فاسدشدن است. بر این اساس بسته‌بندی‌هایی که در حال حاضر بروی مواد گوشتی انجام می‌شود از بسته‌بندی‌های کوتاه‌مدت تا وکیوم سازی‌های بلندمدت هرکدام ویژگی‌ها و مشخصه‌های مخصوصی دارد.
اخیراً مجموعه‌ای از تکنولوژی‌های بسته‌بندی جدید توسعه پیدا کردند که شامل بسته‌بندی اکتیو، بسته‌بندی هوشمند، پوشش‌های خوراک/ فیلم، بسته‌بندی زیست‌تخریب‌پذیر و بسته‌بندی نانو مواد می‌باشند که همگی در پژوهش‌های قبلی موردبررسی قرارگرفته است. این تکنولوژی‌ها و مواد، این ویژگی رادارند که کیفیت و امنیت غذا را در طول مدت عمر آن حفظ کرده و تأثیرات مخرب محیطی را کاهش می‌دهند.
در بخش‌های آتی به توضیح روش‌های مختلف بسته‌بندی پرداخته و تجهیزات مورداستفاده برای هوشمند سازی این بسته‌بندی‌ها را با کمک استاندارهای GS1 معرفی خواهیم کرد.
بسته‌بندی Active
بسته‌بندی اکتیو یک سیستم بسته‌بندی نوآورانه است که به کالا و محیط اطراف آن اجازه می‌دهد که در طول عمر آن کالا نسبت به میکروب‌ها ایمن شود ضمن اینکه کیفیت مواد غذایی بسته‌بندی‌شده نیز حفظ گردد. در ایالات‌متحده امریکا واژه بسته‌بندی اکتیو به‌عنوان سیستم بسته‌بندی است که از غذا در برابر فساد یا تخریب به‌وسیله ایجاد مانع در برابر فضای خارج حفاظت می‌کند. درحالی‌که با محیط داخل در تعامل است تا فضای داخل بسته را کنترل کند. بر اساس EUGCR[1] بسته‌بندی اکتیو نوعی از بسته‌بندی مواد غذایی با عملکرد فوق‌العاده است که مانع حفاظتی در برابر تأثیرات خارجی است. این بسته‌بندی مواد شیمیایی مشتق شده از غذا را از آن یا از محیط پیرامون بسته‌بندی جذب می‌کند. یا موادی از قبیل مواد نگه‌دارنده، آنتی‌اکسیدان‌ها و طعم‌دهنده‌ها را به داخل آن اضافه می‌کند. مهم‌ترین بسته‌بندی اکتیو به‌کاررفته در محصولات گوشتی بسته‌بندی‌هایی باقابلیت ایجاد و یا حذف کربن دی‌اکسید، آنتی‌اکسیدان و یا ضد میکروب‌هاست.
بسته‌بندی هوشمند
در اروپا، طبق تعریف، مواد هوشمند مرتبط با غذا، موادی است که از شرایط بسته‌بندی مواد غذایی یا محیط اطراف آن مراقبت می‌کند. این تعریف در مقابل تعریف آکادمیک بسته‌بندی هوشمند است که بیانگر سیستمی است که قادر به حمل عملگرهای هوشمند از قبیل شناسایی، ثبت، ردیابی، ارتباط، اعمال منطق‌های علمی برای سهولت در تصمیم‌گیری به‌منظور افزایش طول عمر، کیفیت و امنیت فراهم آوری اطلاعات و هشداردهنده در مورد مسائل محتمل است.
در مقایسه با بسته‌بندی اکتیو که بسته‌بندی تلقی می‌شود که می‌تواند تغییرات مثبتی در کالاها ایجاد کند و ایمنی و کیفیت آن را در طول عمر مفید بهبود بخشد، بسته‌بندی هوشمند قابلیت ردیابی را به کالا می‌دهد، محیط پیرامون و داخل بسته‌بندی را احساس کرده و با مشتریان ارتباط برقرار می‌کند؛ بنابراین بسته‌بندی هوشمند از کیفیت و ایمنی مواد غذایی مراقبت کرده و هشدارهایی به‌موقع به مشتریان و تولیدکنندگان مواد غذایی می‌دهد درحالی‌که بسته‌بندی اکتیو اقداماتی از قبیل انتشار ضد میکروب یا آنتی‌اکسیدان برای محافظت از مواد غذایی انجام می‌دهد.
لازم به ذکر است که بسته‌بندی هوشمند و اکتیو باهم در تناقض نیستند. در دهه گذشته بسته‌بندی هوشمند با توجه به دستگاه‌ها و شبکه‌های کامپیوتری پرهزینه و محدودیت‌های زیاد یک مفهوم اقتصادی مقرون‌به‌صرفه نبود. تکنولوژی اطلاعات قوی‌تر و مقرون به‌صرفه‌تر که امروزه وجود دارد زمینه مساعدی را برای شکوفایی این صنعت فراهم کرده است.
تجهیزات موردنیاز در بسته‌بندی هوشمند
سیستم بسته‌بندی هوشمند شامل تجهیزات هوشمندی است که دارای لیبل های کوچک و ارزان یا تگ‌هایی که قابلیت کسب، ذخیره‌سازی و تبادل اطلاعات در مورد ویژگی‌ها مواد غذایی بسته‌بندی‌شده را دارد، است. رایج‌ترین تجهیزات هوشمند مورداستفاده در بسته‌بندی گوشت و محصولات گوشتی در جدول 1 خلاصه‌شده است.
در ادامه به شرح دو نمونه از تجهیزات مورداستفاده بانام بارکدها و تگ‌های RFID در صنعت بسته‌بندی می‌پردازیم:
بارکد
بارکد نمادی قابل‌خواندن توسط ماشین‌های نوری است که بروی اشیا مختلف نصب می‌شود. اولین بارکد تجاری UPC است که در سال 1970 معرفی شد و در حال حاضر استفاده از آن به‌منظور ساده‌سازی فرآیند کنترل موجودی، سفارش دهی و پرداخت‌ها در فروشگاه‌های مواد غذایی فراگیر شده است. همان‌طور که در شکل 1 نشان داده‌شده است ساختار کلی بارکدها نماد خطی متشکل از الگویی از میله‌ها برای نمایش 12 رقم از داده‌هایی است که شامل اطلاعاتی در مورد شماره شناسایی کارخانه سازنده، تعداد قلم کالا و غیره است. افزایش نیاز برای نمایش اطلاعات بیشتر از قبیل تاریخ بسته‌بندی مواد غذایی، وزن بسته‌ها، ارزش مواد غذایی، دستور پخت و غیره در فضاهای کوچک‌تر خانواده جدیدی از بارکدها را به وجود آورد که این اطلاعات توسط تلفن‌های هوشمند نیز قابل‌خواندن است. این امر سبب سهولت برای مشتریان و صاحبان صنایع شد. همچنین بارکدها ابزار خوبی برای شناسایی منشأ مواد غذایی هستند و به‌صورت وسیع در صنعت بسته‌بندی مواد گوشتی مورداستفاده قرار می‌گیرند.
تگ‌های RFID
تکنولوژی RFID شکلی از اطلاعات الکترونیکی است که می‌توان از آن در بسته‌بندی مواد غذایی استفاده کرد. در مقایسه با بارکدها، تگ‌های RFID با ویژگی‌ها منحصر به فرد خود از قبیل ظرفیت بالای ذخیره‌سازی اطلاعات، توانایی در جمع‌آوری در لحظه اطلاعات و غیره حامل داده پیشرفته‌تری برای شناسایی کالا است. باوجوداین، تگ‌های RFID جایگزینی برای بارکدها به شمار نمی‌آیند. دلیل اصلی این امر هزینه‌بر بودن و نیاز به داشتن شبکه اطلاعاتی قدرتمند است. پیش‌بینی می‌شود که هردوی RFID ها و بارکدها و یا به‌صورت ترکیبی بسته به شرایط در صنعت گوشت مورداستفاده قرار گیرد.
شکل 1: نمونه‌ای از بارکدهای مورداستفاده در صنعت بسته‌بندی گوشت
همان‌طور که در شکل 2 نشان داده‌شده است، در یک سیستم ابتدایی RFID، تگ‌ها شامل فرستنده‌های کوچک و آنتن‌ها دارای شماره منحصربه‌فرد یا توالی الفبایی می‌باشند. یک دریافت‌کننده، امواج رادیویی را برای گرفتن اطلاعات از تگ‌های RFID ساطع کرده و سپس داده‌ها به‌صورت لحظه‌ای از سرور دیتابیس به‌سوی کامپیوتر میزبان (که به شبکه محلی یا اینترنت متصل است) برای آنالیز و تصمیم‌گیری جریان پیدا می‌کنند.
تگ‌های RFID مزیت‌های بالقوه‌ای برای محصولات گوشتی فراهم کردند که شامل ردیابی، مدیریت موجودی، ذخیره‌سازی هزینه نیروی انسانی، امنیت و ارتقا سطح کیفیت است.
یک شرکت کانادایی تولیدکننده گوشت گاو بانام اطلس از قلاب‌هایی با تراشه‌هایی RFID برای ره‌گیری گوشت‌ها در طول فرآیند پردازش استفاده کرده است. این سیستم شامل 7035 ادغام کننده دستی RFID و اسکنرهای بارکد، قلاب‌ها که شامل تگ‌هایی با RFID 134.2 کیلوهرتز است. همچنین نرم‌افزار Merit-Trax برای یکپارچگی داده‌های خوانده‌شده در پایگاه داده ABP استفاده‌شده است. این تکنولوژی قادر به ارائه اطلاعات آژانس غذایی بازرسی کانادا در محل هر گاو ذبح‌شده/ لاشه در کارخانه است و همچنین به ثبت الکترونیکی حیوانات در هر جعبه بسته‌بندی که کارخانه را ترک می‌کند، اقدام می‌شود.
این تکنولوژی، کارخانه گوشت آتلانتیک را قادر می‌سازد تا به‌سرعت تمامی بسته‌بندی‌های گوشتی تا مکانی که آن حیوان وجود داشته است را ردیابی کند. در استرالیا بروی اجرای اجباری RFID در سیستم NLIS[3] برای شناسایی و ردیابی حیوان بحث وجود دارد؛ اما بر اساس بیانیه‌ای که در اکتبر 2013 منتشر شد به بودجه‌ریزی و سرمایه‌گذاری قابل‌توجهی در این زمینه نیاز خواهد بود و به همین دلیل این روش یک روش اختیاری در صنعت گوشت استرالیا انتخاب خواهد شد.
گوشت و محصولات گوشتی موادی باارزش غذایی بالا هستند که در معرض ریسک بالای بیماری‌ها، تکثیر میکروب‌ها و فساد است که امنیت و کیفیت مواد غذایی را مورد تهدید قرار می‌دهد. اکسیدِ شدن پروتئین و چربی گوشت همچنین به تخریب کیفیت کمک می‌کند. بسته‌بندی مدرن گوشت باید ابزاری کارآمد برای نگهداری کیفیت و امنیت کالا و همچنین افزایش ارزش آن، افزایش فروش و انتقال اطلاعات صحیح باشد. برای اطمینان از ایمن بودن غذا در برابر میکروب‌ها، رسیدن به طول عمر بیشتر و جلوگیری از اکسیدِ شدن مواد غذایی بسته‌بندی اکتیو توسعه پیدا کرد که به شکلی مثبت شرایط بسته را برای بهبود ایمنی و کیفیت مواد غذایی داخل آن تغییر می‌دهد. بر اساس مطالعات ریلینی و مارکووس در سال 2014 چالش عمده برای به‌کارگیری بسته‌بندی اکتیو، توسعه مواد اکتیوی بود که بتواند خواص مکانیکی و ویژگی‌ها مواد غذایی را بعد از افزودن مواد اکتیو توسعه دهد. استفاده از عصاره طبیعی گیاهی و یا استفاده از ترکیبات فعال در قالب نانو ذرات می‌تواند مقدار مواد اکتیو موردنیاز را کاهش دهد و بنابراین به حفظ خواص طبیعی مواد موجود در بسته‌بندی کمک کند.
بسته‌بندی هوشمند یک شاخه نوظهور و جذاب در علم بسته‌بندی است که فرصت‌های بزرگی برای افزایش ایمنی مواد غذایی، کیفیت و راحتی و کاهش تعداد شکایت خرده‌فروش‌ها و مصرف‌کنندگان را فراهم آورده است. مقدمه‌ای بر شاخص‌های کیفیت و تازگی (مثل شاخص دما، TTI، کنترل سطح گاز)، افزایش راحتی روش‌های تولید و توزیع محصولات، اختراع فیلم نفوذپذیری هوشمند و سیستم جعل و سرقت به بیشینه‌سازی امنیت و کیفیت کالاهای غذایی کمک می‌کند.
استاندارهای GS1 و سیستم ردیابی
همان‌طور که اشاره شد، با کمک بسته‌بندی هوشمند می‌توان به امنیت مواد غذایی و خصوصاً افزایش طول عمر آن‌ها کمک کرد. GS1 با ارائه استاندارهایی کارآمد، در این زمینه فراتر رفته و قابلیت رصد و کنترل مواد موجود در بسته‌بندی‌ها را نیز فراهم آورده است. از این منظر با اعمال سیستم ردیابی در صورت فساد، مفقود شدن و غیره آن ماده می‌توان به پیشینه و ردپای آن نیز دسترسی داشت و سفر ماده غذایی را در سرتاسر زنجیره‌تامین رصد کرد. در این راستا سیستم ردیابی محصولات کشاورزی که با کمک GS1 هند اجراشده است در ادامه بررسی می‌شود.
ردیابی محصولات کشاورزی هندی
در سال‌های اخیر سازمان APEDA سیستم ردیابی الکترونیکی جدیدی را که برای ایمنی محصولات کشاورزی است، با تأکید بر کاربرد تکنولوژی اطلاعات در سیستم ردیابی برای تولیدات متنوع محصولات کشاورزی که شامل انگور، موز، هندوانه و نارگیل و سایر محصولات کشاورزی که روش ردیابی مستقل خود رادارند، پیاده‌سازی کرده است. عامل محدودکننده در اینجا این است که برای کلیه کشاورزان به‌غیراز صادرکنندگان اجباری نیست که محصول مشخص قادر به اتخاذ سیستم ردیابی بر اساس قوانین باشند. به‌عنوان‌مثال سیستم ردیابی انگور در مزرعه آکرا. درحالی‌که APEDA آزمایشگاهی جهت تست و تأیید برای محصولات سیستم ردیابی هند که تحت نظر APEDA کار می‌کند به جمع‌آوری، فروش و گزارش ردهای روبه‌جلو و رو به عقب و همچنین نگهداری اطلاعات معتبر و مرتبط با گروه‌های تولیدی و اعضای دارای گواهینامه در داخل زنجیره‌تامین هند مشغول است.
شکل دو: سیستم RFID ساده به کار گرفته‌شده در صنعت گوشت
درحالی‌که سیستم ردیابی هند صدور گواهینامه برای تمامی باغبانان و محصولات کشاورزی شامل کتان و مواد غذایی پردازش‌شده را تحت پوشش قرار می‌دهد.
همان‌طور که در شکل 2 مشاهده می‌شود، APEDA و GS1 هند توأمان بر اساس علم روز دنیا سیستم ردیابی را برای تولیدات کشاورزی که شامل انگور، هندوانه، انبه، موز و غیره پیاده‌سازی کردند.
در ابتدا تحت نظارت APEDA، ثبت مزرعه‌ها با هر منطقه کشاورزی یا ادارات باغبانی منطقه کشاورزی مربوطه انجام‌شده و سپس توسط بازرسان کشاورزی مورد بازرسی قرار می‌گیرند. در این میان GS1 هند به ثبت GLN مشخص برای هر مزرعه که شناسایی می‌کند مبادرت ورزیده و با این کار به شناسایی یک مزرعه یا سازمان‌هایی در اندازه‌های کوچک‌تر در هر قسمتی از زنجیره ارزش کشاورزی و مواد غذایی کمک می‌کند.
شکل سه:
نتیجه‌گیری:
بدون شک استفاده از استاندارهای جهانی و اقدام در آن چهارچوب سبب سهولت و افزایش شفافیت در زنجیره‌های مختلف خواهد شد. سازمان GS1 با ارائه استاندارهایی کارآمد در صنعت مواد غذایی چالش‌ها و مشکلات این زنجیره را حل کرده است. یکی از مشکلاتی که همواره در بسته‌بندی‌ها شاهد آن هستیم، از دست رفتن کیفیت مواد غذایی و یا فساد است. استفاده از تکنولوژی‌های جدید در این زمینه مثل بسته‌بندی‌های اکتیو و هوشمند به افزایش طول عمر مواد داخل بسته‌ها کمک کرده است. در این راستا استفاده از ابزارهایی همچون بارکدهای GS1 و یا تگ‌های RFID با سیستم‌های مربوطه پیشنهادشده است. همچنین استفاده از استاندارد ردیابی برای رصد کردن محصولات کشاورزی و دامی که به‌صورت موردی در زنجیره محصولات ارگانیک هند موردمطالعه قرارگرفته است، گویای آن است که استفاده از این استانداردها به افزایش شفافیت در زنجیره‌تامین کمک شایانی خواهد کرد. در پایان مطالعه موارد زیر برای تحقیقات آتی می‌تواند مفید باشد:
بررسی اثر بسته‌بندی اکتیو و هوشمند بروی کیفیت گوشت‌های بسته‌بندی‌شده: همان‌طور که در بالا به آن اشاره شد مؤلفه‌های زیادی در دستیابی به اهداف از قبیل ضد میکروب‌ها و ضد اکسیدها در بسته‌بندی گوشت دخیل است. اگرچه تحقیقات کمی بروی اینکه چگونه این آیتم‌های افزودنی بروی ویژگی‌ها قابل‌لمس گوشت قبل و بعد از پخت، جاذبه‌های کیفیت که به‌شدت پذیرش مشتریان را تحت تأثیر خود قرار می‌دهد.
تکنولوژی سینرژیک برای بهینه‌سازی اکتیو و هوشمند بسته‌بندی‌ها: به این معنی که به‌کارگیری چندین مؤلفه اکتیو در یک سیستم یا ترکیب کردن هردوی عامل اکتیو و هوشمند در یک سیستم. این رویکردها، رویکردهای قدرتمندی در بسته‌بندی گوشت به شمار می‌آیند. اگرچه نیاز هست تا هزینه‌ها در کمترین سطح نگه‌داشته شود تا سیستم پایدار و ثابت باشد.
توسعه و کاربرد مواد از منابع تجدید پذیر با کارکردهای جدید در بسته‌بندی اکتیو و هوشمند.
فرصت بزرگی برای توسعه ابزارهای چندکاربره است که می‌تواند تمام اطلاعات را بخواند که شامل بارکد یا تگ RFID است، با کنترل موجودی شرکت همکاری کند، دورریز مواد غذایی و یا بیماری‌های ناشی از آن را کاهش دهد و سطح رضایت مشتری را بهبود بخشد. به‌منظور اجرای موفقیت‌آمیز بسته‌بندی‌های هوشمند و ضد میکروبی محصولات گوشتی یک رویکرد چندمنظوره این است که تحقیقات در حوزه‌های مختلف از قبیل علم گوشت، میکروبیولوژی و علم مواد با یکدیگر در صنعت بسته‌بندی انجام شود.