İçindekiler
Dergi Arşivi

Gıda Ambalajlamanın Geleceği: Aktif ve Akıllı Ambalaj

Burak YANIKOĞLU / Sanayi ve Teknoloji Uzmanı (Sanayi Genel Müdürlüğü)

 

Ambalaj; içinde bulanan ürünü en iyi şekilde koruyan, hijyen koşullarını sağlayan, mamulü her yönü ile temsil eden, güvenilir şekilde saklanıp depolanmasını ve tüketiciye ulaştırılmasını sağlayan her türlü malzemedir. Ambalajlama, ülkelerin kalkınma ve yaşam standartlarına paralel olarak gelişme gösteren, son derece dinamik bir konudur.

Gıda sanayinde ambalaj çok önemli bir yere sahiptir. Bunun nedeni ambalajın besin maddelerini dış etkilerden koruması, taşınma, depolanma, dağıtım, tanıtım, pazarlama işlevlerini kolaylaştırması ve gıda ile doğrudan temas halinde olmasıdır. Gıda ambalajı, içine konulan gıdaların son tüketiciye bozulmadan en az toplam maliyetle güvenilir bir şekilde ulaştırılmasını ve tanıtılmasını sağlar. Ürünün depolama ve taşıma koşullarına uygun olarak ambalajlanması, kalite özelliklerini korumakta ve raf ömrünü uzatmaktadır. Ambalaj malzemesi ve paketleme makinelerindeki teknolojik ilerlemeler, gıda sanayi ürünlerinin gelişmesinde doğrudan rol oynamaktadır.

Tüketicilerin talepleri ve gıda endüstrisinin eğilimleri doğrultusunda gıda ambalajlarının fonksiyonları her geçen gün gelişmektedir. Tüketici istekleri gıdanın tazeliğini paketi açmadan tespit edebilme yönündeyken ambalaj üreticileri çalışmalarını gıdayı daha uzun süre taze tutmak üzerine sürdürmektedir. Bu ihtiyaç ve çalışmalar neticesinde gıda sanayinde aktif ambalajlama ve akıllı ambalajlama gibi içindeki gıdayı daha dayanıklı kılan, yenilik getiren ve tüketici dostu yöntemler ortaya çıkmıştır.

 

 Aktif ambalajlama, ambalaj malzemesine veya ambalaj içine çeşitli özelliklerdeki maddelerin yerleştirildiği sistemdir. Bu yöntem çeşitli aktif bileşenlerin yardımıyla ambalajın fonksiyonlarını geliştirmeyi, gıdanın kalitesini en iyi şekilde koruyarak raf ömrünü uzatmayı ve gıda güvenliğini sağlamayı amaçlar. Aktif ambalajlama sistemleri çalışma prensiplerine göre aktif salıcı-yayıcı sistemler ve aktif emici-tutucu sistemler olmak üzere temel olarak ikiye ayrılmaktadır. Bu sistemlerle sağlanan fonksiyonlardan bazıları; antimikrobiyal ve antioksidant aktivite, istenmeyen koku ve aroma maddelerini paket içerisinden uzaklaştırma ve paket içerisindeki oksijen, nem ve etilen konsantrasyonlarının kontrolüdür. Bazı aktif ambalaj uygulamaları şu şekildedir:

• Lizozim, organik asitler, esansiyel yağlar gibi uçucu ve uçucu olmayan antimikrobiyallerin polimer malzemesine ilave edilmesiyle elde edilen filmlerin gıda ambalajı olarak kullanımı.
• Demir tozu, askorbik asit, enzimler, doymamış yağ asitleri, paladyum katalizörleri, glikol ve şeker alkolleri gibi maddeler yardımıyla ambalaj içindeki oksijenin tutulması veya oksidasyon reaksiyonunun engellenmesi.
• Meyve ve sebzelerin ithalat ve ihracatında önemli bir kriter olan olgunlaşmanın geciktirilmesi fonksiyonunun, ambalaj bünyesinde yer alan etilen toplayıcılar ile sağlanması.
• Su buharı salıcı poşetler sayesinde pişirilmeye hazır meyve ve sebzelerin taze kalmasının sağlanması.
• Kalsiyum hidroksit, sodyum hidroksit, kalsiyum oksit, silika jel gibi maddeler içeren karbondioksit emici pedler vasıtasıyla ambalaj içinde bazı gıdaların solunumu sonucu üretilen karbondioksitin tutulması.
• Küf gelişiminin engellenmesi için kükürt dioksit salıcı ambalajların özellikle meyvelerin korunması amacıyla kullanılması.

Gıda ürünleri, yaşayan organizmaların kısımlarından müteşekkil oldukları için kimyasal ve mikrobiyal bozulmalara karşı oldukça duyarlıdır. Bu anlamda diğer ürünlere kıyasla gıda sanayi ürünlerinin dış ticareti sınırlı olarak yapılabilmekte ve çok özel nakliye şartlarının sağlanması gerekmektedir. Aktif ambalajlama teknolojisi ise gıda ürünlerinin dayanıklılığını artırarak kalitesini daha uzun süre muhafaza etmesine yardımcı olur. Bu yönüyle aktif ambalajlama, gıda ürünlerinin küresel dolaşımını artırma potansiyeline sahip olup daha uzak ülkelere ihracatın önünü açmaktadır.

Akıllı ambalajlama teknolojisi, paketlenmiş gıdaların kalitesinin izlenmesini sağlar. Bu teknoloji ile gıdalardaki mekanik, kimyasal, elektrokimyasal, enzimatik veya mikrobiyal değişimlerin gözlemlenmesi hedeflenir. Kullanıcıya gıdanın şartları ve durumu hakkında bilgi vermek için dizayn edilmiş olan akıllı ambalaj araçları, iç veya dış ambalaja eklenen ya da ambalaj materyali üzerine basılan etiket veya diğer belirtici unsurlardır.

Akıllı ambalaj, kullanıcılar için pek çok fayda sağlamaktadır. Örneğin üreticiler için gıda kaynaklı güvenlik risklerini azaltırken perakendecilerin taze ve kolay bozulabilir gıda satışlarını geliştirmelerine ve gıda bozulmalarının önlemlerini alabilmelerine imkân sunmaktadır. Tüketiciler için ise en taze ürünü seçme imkânı sağlamakta ve kendi soğuk zincirini denetlemelerine izin vererek, gıda güvenliği konusundaki tereddütleri yok etmektedir. Akıllı ambalaj uygulamalarında sensörler, indikatörler ve RFID etiketleri kullanılmaktadır.

Gıda ambalajlanmasında kullanılan sensörler; ürünlerin tazeliğini, ürünlerde mikrobiyal bozulma olup olmadığını, oksidatif acılaşmayı ve sıcaklığa bağlı değişmeleri göstermektedir. Sensörler elektriksel, optik, termal ve kimyasal olarak sinyalleri algılamaktadır.

Gıda ambalajlamada kullanılan başlıca sensörler şu şekildedir:
• Gaz sensörleri: Analizi yapılan gazın varlığında sensörün fiziksel parametrelerini değiştirerek cevap veren sensörlerdir.
• Florans bazlı gaz sensörleri: Polimer kalıpların içine floresan veya fosforan boyalar yerleştirilir. Gıda ambalajı içerisinde bulunan gaz, söz konusu polimere difüzyonla nüfuz ederek floresan boyaya ulaşır ve ambalajın ışıldamasını sağlar.
• Biyosensörler: Ambalajlanmış gıdalarda meydana gelen biyolojik reaksiyonları belirleyen, kayıt eden ve ileten cihazlardır.
• Nanosensörler: Nanoparçacıklarla ilgili bilgileri kullanıcıya iletmek için kullanılan biyolojik veya kimyasal sensörlerdir. Gıdaların bozulması sonucu oluşan gazlara karşı duyarlı olan nanosensörler, gıdaların taze olup olmadığını bir renk skalasına göre belirtmektedir.

İndikatörler de sensörlere benzer şekilde gıdanın ambalaj içinde olduğu sürede sıcaklık değişimi, mikrobiyal bozulma, ambalaj bütünlüğünün bozulması, fiziksel şok gibi etkilere maruz kalma durumunu belirleme işlevini gerçekleştirir. Kullanılan indikatörlerin bir kısmı gıda ile reaksiyona girerken bir kısmı ise herhangi bir reaksiyona girmeden bilgi verebilmektedir. Gıda ambalajlarında genel olarak kullanılan indikatör çeşitleri aşağıda sıralanmıştır.

• Sızıntı İndikatörleri: Ambalaj içindeki gazın yoğunluğu belirli sınırların altına düştüğünde veya üstüne çıktığında kimyasal ve enzimatik reaksiyonların bir sonucu olarak renk değiştirirler.
• Tazelik İndikatörleri: Gıdaların raf ömrü boyunca gösterdikleri reaksiyonlar sonucu tazeliğe bağlı oluşan pH değişimi, uçucu azot bileşikleri, hidrojen sülfür ve çeşitli mikrobiyal metabolitlere duyarlı olarak renk değişiminin gözlenmesi prensibine göre çalışan indikatörlerdir.
• Sıcaklık- Zaman İndikatörleri: Soğutulmuş ve dondurulmuş gıdaların muhafazasında sıcaklığın limit değerlerin dışına çıktığı durumları gösteren mekanik, kimyasal, elektrokimyasal ve enzimatik olarak renk değiştiren indikatörlerdir.

Sensör ve indikatörlerin dışında Radio-Frequency Identification (RFID) etiketleri de gıda ürününün tarladan sofraya kadar geçirdiği süreçler hakkında kullanıcıya bilgi vermektedir. Radyo dalgaları ile tanımlama yapan ve ürünü uzaktan izleme imkânı veren RFID sisteminde bulunan etiket, bir okuyucu antenden aldığı sinyallere yanıt verir ve okuyucuya sayıları geri iletir. RFID etiketleri basit bilgileri (barkod numaraları gibi) tutabilir veya örneğin sıcaklık ve bağıl nem verileri, beslenme bilgileri, pişirme talimatları gibi daha karmaşık bilgileri de taşıyabilir.

Aktif ve akıllı ambalaj sistemlerinin kullanıcıya sağladığı avantajların yanı sıra yeterince yaygınlaşmamış olmasından dolayı bazı tereddüt ve zorlukları da bulunmaktadır. En önemli sorun, birçok aktif ve akıllı paketleme sisteminin gıdaların sensörlerle, indikatörlerle ve diğer maddelerle doğrudan temas halinde olmasını gerektirmesi ve sensörden gelen maddelerin gıdalara geçebilmesidir. Bu geçişlerin sağlık üzerindeki muhtemel etkileri belirlenmeli ve gerekli tedbirler alınmalıdır.

Bunun yanı sıra, aktif ve akıllı ambalajların maliyeti ticari kullanımlarını sınırlandırmaktadır. Aktif veya akıllı sistemler gıda ürününün maliyetini artırmaktadır. Bu nedenle ambalajdaki yenilikler, son ürüne teknolojinin ilave masraflarını karşılayacak kadar katma değer sağlamalıdır.

Ayrıca, yeni aktif ve akıllı ambalaj uygulamalarına tüketici tarafından güven duyulması ve talep edilmesi bu tarz ambalajlamanın geleceği açısından önemlidir. Bu durumun sağlanması için ise yeni teknolojilerin sunduğu bilgilerin doğruluğunun ve sağlığa zararsızlığının kanıtlanmış olması gereklidir.

Gıda üretimi ve ambalajlanması alanındaki son gelişmelerle geleneksel ambalajlama teknolojilerinin yerini yavaş yavaş alan yeni nesil aktif ve akıllı ambalaj teknolojileri, gerek gıda güvenliğinin artırılması gerekse gıdaların raf ömrünün uzatılması için büyük önem taşımaktadır. Aktif ve akıllı ambalaj teknolojilerinin yakın bir gelecekte kullanıcılar tarafından benimsenmesi ve üretim maliyetlerinin düşürülmesi ile hayatımızda daha yaygın bir biçimde kullanılması beklenmektedir.

Kaynakça:
• Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi. (2017). Gıda Ambalajlamada Güncel Uygulamalar: Modifiye Atmosfer, Aktif, Akıllı ve Nanoteknolojik Ambalajlama Uygulamaları.
• Milli Eğitim Bakanlığı. (2011). Gıda Maddelerinde Kullanılan Ambalajlar.
• Pamukkale Üniversitesi. (2016). Gıda Ambalajlamada Son Gelişmeler.
• İstanbul Aydın Üniversitesi. (B.T.). Gıda Ambalajlama Teknolojisinde Son Gelişmeler.
• TÜBİTAK. (2016) Öncelikli Alanlar Araştırma Teknoloji Geliştirme Ve Yenilik Projeleri Destekleme Programı; Akıllı/Aktif Ambalaj Malzeme ve Teknolojilerinin Geliştirilmesi Çağrısı.
• Virginia Polytechnic Institute and State University. (B.T.) Active and Intelligent Packaging: Innovations for the Future.