در قرن نوزدهم اولین جرقه های بسته بندی مواد غذایی زده شد، در این زمان بود که کم کم ایده های مربوط به صنعت بسته بندی مواد غذایی و محافظت از مواد غذایی را ابداع کردند. ایده هایی که حتی تا به امروز در این صنعت مطرح هستند. اما اختراعاتی مثل ساخت بطری های شیشه ای، پوشش سلفون، فویل آلومینیومی و ظروف پلاستیکی که در قرن بیستم روی داد به شکل چشمگیری، انعطاف پذیری صنعت مواد غذایی را بالاتر برد و آن را کاربردی تر کرد.

 پیشرفت های دیگری نظیر استفاده از مواد ضد میکروبی یا جاذب اکسیژن در ساخت ظروف مواد غذایی موجب شکل گیری رویه جدیدی در افزایش ماندگاری مواد غذایی و حفاظت آنها در برابر تاثیرات محیطی شد. با این حال روند فعلی عرضه محصولات غذایی در سطح جهان مانند افزایش فرآوری صنعتی غذاها، حجم بالای صادرات و واردات محصولات غذایی و همچنین کوتاه تر شدن زمان تهیه مواد غذایی تازه، صنعت بسته بندی محصولات غذایی را وادار می کند که به دنبال راهکارهای جدیدتر و پیشرفته تر بسته بندی باشد.

اولین و مهم ترین جنبه بسته بندی این است که با جدا کردن ماده غذایی از محیط اطرافش، از در تماس قرار گرفتن آن با عوامل آلوده کننده یا فاسد کننده خارجی جلوگیری می کند. هر بهبود و پیشرفتی که در تولیدات بسته بندی انجام می گیرد، منجر به کاش هزینه ها، دسترسی بهتر و بیشتر و کاهش هدررفت خوراکی ها می شود. امروزه برای بهبود بسته بندی مواد غذایی، راه حل های مختلفی ارائه می شود که دارای سه جنبه مهم هستند، خاصیت ضد میکروبی بسته بندی، مناسب ترین مواد برای تولید بسته بندی و تکنیک های تولید آن. به نظر می رسد که بیوتکنولوژی برای نگهداری از انسجام و کیفیت ماده غذایی و جلوگیری از آلوده شدن آن، مهم ترین نقش را در تولیدات مواد غذایی در آینده بر عهده خواهد داشت.

در این زمینه هم، پروژه های موفقی در حال پیگیری است که یکی از آنها که تا به حال مراحل پیاده سازی موفقیت آمیزی را طی کرده است، بسته بندی هوشمند است. در بازار جهانی امروز، بسته بندی هوشمند به سرعت در حال رشد و همه گیر شدن است زیرا این مقوله قابلیت برخورد مناسب با بسیاری از چالش ها، مثل حل مشکلات نگهداری مواد غذایی برای مدت زمان های طولانی، استفاده از تجهیزات و تکنیک های فوق پیشرفته مانند نانو تکنولوژی و قابلیت تولید بسته بندی های نوین را فراهم می کند. از آنجایی که تقاضا برای مواد غذایی هر سال افزایش می یابد، تولید مواد غذایی نیز به سرعت در حال افزایش است، پیش بینی شده که تولید و مصرف جهانی گوشت که در سال 2000، 233 میلیون تن بوده است، در سال 2020 به رقم 300 میلیون تن خواهد رسید و این رقم در مورد شیر از 568 به 700 میلیون تن افزایش می یابد. تولید تخم مرغ نیز تا سال 2020، 30درصد افزایش میابد و دلیل این افزایش در بخش های مختلف، افزایش 7 میلیاردی جمعیت جهان در سال های پیش روست.

اما اهمیت بسته بندی از جایی آغاز می شود که بسیاری از این مواد غذایی به خاطر حساسیت بالا به عوامل محیطی، بلافاصله بعد از تولید باید در بسته بندی های مخصوص خود قرار بگیرند و انواع مواد غذایی غیر حساس نیز برای پخش و صادرات به بسته بندی معمولی تر محتاج هستند. در این میان تبلیغات برند محصول نیز از اهمیت بالایی برخوردار است که تقریبا تمام طیف محصولات حوزه مواد غذایی را در بر می گیرد. حفاظت از محصول که مهمترین جنبه موجودیت بسته بندی است، در سالهای آینده نیز همچنان اهمیت خود را حفظ می کند، به گونه ای که می توان گفت بیشترین درصد پیشرفت های تکنولوژیکی که در صنعت بسته بندی اتفاق می افتد، در راستای بهتر حفظ کردن کیفیت و تازگی محصول و جلوگیری از فساد آن است و مابقی آن برای بهتر کردن جذابیت و تنوع بسته بندی هاست.

وقتی عمر یک بسته بندی افزایش میابد، یعنی مقدار زمانی که محصول می تواند در قفسه فروشگاه و یا انبار نگهداری شود بیشتر است، و همین باعث کاهش هزینه ها می شود. کاغذ، مقوا و پلاستیک، عمده ترین مواد مصرفی بسته بندی های امروزی را تشکیل می دهند که جدا از اینکه هزینه های هنگفتی را به تولید کننده و به تبع آن مصرف کننده متحمل می کنند، پروسه بازیافت سخت و هزینه بری هم دارند که برای محیط زیست نیز بسیار مضر است.

در ایجاد راه حلی برای همه این مشکلات، نوآوری به نام "بسته بندی هوشمند" به وجود آمد، بسته بندی هوشمند در واقع مجموعه ای از متدهای نوین است که برای طیف محصولات حساس مثل انواع خوراکی های فاسد شدنی، نوشیدنی ها و بعضی محصولات خانگی، تا محصولات بسیار حساس مثل محصولات کشاورزی و دارو به وجودآمده، کاربرد بسه بندی هوشمند، تنها نگهداری محصول از فساد نیست، بلکه دیگر جنبه های یک بسته بندی خوب مانند استقامت و استحکام، پایداری و عوامل مربوط به ظاهر آن از جمله رنگ، ظرف بسته بندی و دیگر جلوه های زیبایی شناسی آن را هم تا حد بسیار زیادی بهبود می دهد. ویژگی هایی مثل واکنش سریع به تغییر کیفیت محصول داخل آن مثل رنگ، بو و مزه، واکنش به غیر مجاز بودن محصول و حتی امنیت در مقابل سرقت، از دیگر ویژگی های حرفه ای بسته بندی های هوشمند است.

کهکشان بسته بندی هوشمند، به سرعت مراحل تحقیق و توسعه را از سر می گذراند و هر روز با جنبه های جالب تر و کاربردی تری وارد بازار صنعت بسته بندی می شود. مهم ترین عهدی که بسته بندی هوشمند با محصول می بندد، حفاظت حرفه ای از کیفیت محصول و کاهش چشمگیر هدر رفت و هزینه هاست. در واقع این نوع بسته بندی می تواند عمر محصولات را بدون اضافه کردن هیچ گونه افزودنی و نگهدارنده ای به محصول، افزایش دهد، به عبارت دیگر تمام محصولاتی که با این تکنولوژی بسته بندی می شوند، می توانند تمام نگهدارنده های شیمیایی و مضر را از ساختار خود حذف کنند و همچنان نسبت به محصولاتی که با روش های سنتی بسته بندی شده اند، عمر بیشتری داشته باشند. بسته بندی های هوشمند مواد غذایی علاوه بر به تاخیر انداختن عوامل محیطی موثر بر مواد غذایی، روشی پویاتر را برای نگهداری محصول به کار می گیرد. به عنوام مثال دو مقوله مهم در حفظ کیفیت ماده غذایی بسته بندی شده، کنترل میزان رطوبت و اکسیژن است. وجود اکسیژن در ظرف حاوی ماده غذایی موجب رشد میکروب های هوازی و کپک های قارچی می شود. به علاوه فعالیت های اکسیدی درون ظرف باعث ایجاد طعم و بوی ناخواسته و تغییر در رنگ و خصوصیات تغذیه ای ماده غذایی می شوند.

بسته بندی مواد غذایی را به چهار گروه متفاوت تقسیم بندی می کنند: بسته بندی منفعل، فعال، اینتلیجنت و هوشمند.

اهداف بسته بندی ها نیز در سه گروه اساسی تعریف می شوند: نگهداری، حفاظت و اطلاعات و تبلیغات.

بسته بندی های نوع منفعل (Passive) همان بسته بندی های سنتی هستند که از قدیم وجود داشته اند و با سیستم ها و تجهیزات قدیمی تر ساخته می شوند؛ هنوز هم برای بسیاری از محصولات غیر حساس به محیط از این نوع بسته بندی ها استفاده می شود. این نوع بسته بندی ها نمی توانند از مواد غذایی و دارویی به شکل مناسب حفاظت کنند و به همین خاطر، یکی از بزرگترین دلایل هدررفت و فساد زودهنگام این محصولات همین نوع بسته بندی است. کشورهای جهان سوم و در حال توسعه، بزرگترین مصرف کنندگان این نوع بسته بندی هستند.

بسته بندی فعال (Active)، به بسته بندی های اطلاق می شود که می توانند به محرک های محیطی ( که می توانند عامل های میکروبی یا غیر میکروبی باشند) واکنش نشان دهند و از محصول در مقابل آنها حفاظت کنند. برای فعال کردن بسته بندی های مواد غذایی، معمولا از گازها و روکش های اکسیژنی در داخل بسته بندی استفاده می شود که عمر محصول بسته بندی استفاده می شودکه عمر محصول بسته بندی شده را افزایش می دهد. Anti-ROS نیز نوع دیگری از مواد هستند که برای فعال کردن بسته بندی استفاده می شوند.

در فرایند ساخت بسته بندی های هوشمند (smart) اما، داستان کمی متفاوت است؛ این فناوری از فرآیندهای شیمیایی، الکتریکی، الکترونیکی و ترکیبات آنها استفاده می کند. مشخصاً، بسته بندی هوشمند را می توان فرایندی قلمداد کرد که ویژگی هایی به محصول اضافه می کند که از آن جدایی ناپذیر است. بسته بندی هوشمند به سیستمی اطلاق می شود که قابلیت ایجاد، دریافت، ثبت، ترسیم، برقراری ارتباط و به کارگیری علم و منطق را داشته باشد و نیز به تجهیزاتی هوشمند می گویند که قابلیت تصمیم گیری، افزایش مدت ماندگاری، امنیت بالا، کیفیت ممتاز، تهیه اطلاعات و نگرانی در مورد مشکلات ممکن را دارا باشد. نمونه هایی از تکنیک هایی که به سیستم بسته بندی هوشمند وابسته است شامل شاخص های دما و زمان، شاخص اندازه گیری گاز، نوارها و برچسب های حسگر و فرکانس های رادیویی برای مشخص کردن ویژگی های بصری محصول، مشخص کردن شرایط محصول و شرایط در معرض قرار دادن بسته بندی با محصول است. مثلا محصولات تازه کشاورزی، که قبل تر برای بسته بندی آنها از بسته بندی های سنتی استفاده می شد، امروز یکی از زمینه های کاربردی بسته بندی هوشمند محسوب می شود. بسته بندی های اینتلیجنت می توانند مصرف کنندگان را از وضعیت محصول خود آگاه کنند؛ مثلا برای نوعی گوشت ماهی بسیار حساس، از بسته بندی های اینتلیجنتی استفاده می شوند که دارای علامت هشدار هستند، به این ترتیب که تا زمانی که گوشت سالم و تازه است علامت به رنگ سبز دیده می شود، ولی در صورت وجود هرگونه فساد در گوشت، این علامت به رنگ قرمز درمی آید و مصرف کنندگان را از استفاده از محصول منع می کند. بسته بندی هوشمند اما پا را فراتر می گذارد؛ این نوع فرایند بسته بندی با تمهیداتی که در ساختار بسته بندی به کار می برد، می تواند بدون نیاز به هیچگونه افزودنی به محصول از آن در مقابل هرگونه فساد و خرابی احتمالی جلوگیری کند. به این ترتیب می توان عمر محصول بسته بندی شده را تا چندین ماه افزایش داد. بسته بندی های اینتلیجنت برای تشخیص علائم فساد مثل مزه، بو و رنگ، از تکنولوژی های رادیویی مثل RFID استفاده می کنند. در حالی که بسته بندی هوشمند به این قابلیت ها، امکان جدیدتری اضافه می کند که توسط فناوری اینتلیجنت حمایت می شود؛ در واقع می توان فناوری اینتلیجنت را آغاز پروسه نوین سازی بسته بندی به حساب آورد که فناوری هوشمند در حال ادامه دادن این راه است.

در زنجیره تامین مواد غذایی و دارویی از زمان برداشت مواد اولیه آنها -از زمین های کشاورزی یا دامداری تا تبدیل این مواد به محصول نهایی- حجم بسیار زیادی از مواد فاسده شده و به هدر می روند که تخمین زده شده که این هدررفت از تولید تا مصرف، گاهی به 50 درصد می رسد. مقدار قابل توجهی از این هدررفت به خاطر عدم بسته بندی مناسب مخصوصا در کشورهای در حال توسعه اتفاق می افتد. حتی گفته می شود که بسیاری از کشورهای فقیر آفریقایی، در تولید مواد غذایی خود، خودکفا هستند ولی به دلیل عدم وجود بسته بندی مناسب برای محصولات که به عدم امکان توزیع مناسب می انجامد، این کشورها به کشورهای اروپایی و آمریکایی وابسته هستند.

حفظ کیفیت مواد غذایی، مهمترین عاملی است که نیاز به بسته بندی را در این زمینه ضروری می کند؛ هنوز بسیاری از مشتریان نمی توانند به کیفیت تازه و اصیل مواد غذایی دست بیابند و همچنین بسیاری از مواد غذایی بخاطر حساسیت بالا به محرک های محیطی، نمی توانند به شکل انبوه تولید و توزیع شوند، این مواد غذایی را به ناچار با انواع روش های حفاظتی مانند انجماد، کنسرواسیون و غیره به دست مشتری می رسانند. در فرایند بسته بندی، انبارداری و جایگیری در قفسه فروشگاه ها، مواد غذایی مدام در معرض میکروارگانیزم هایی قرار می گیرند که سلامتی محصول را به خطر می اندازند. برای جلوگیری از این اتفاق، در بسته بندی های غیر هوشمند از فرایندهای ترمودینامیکی مانند ایجاد شرایط دمایی مناسب در بسته بندی استفاده می شود. برای از بین بردن عوامل میکروبی، وجود هوای مرطوب و اکسیژنه در داخل بسته بندی ضروری است. جنس این نوع بسته بندی نیز غالباً پلاستیکی است که از پایداری محیط زیستی برخوردار نیستند. همچنین برای ایجاد شرایط مناسب برای داخل بسته بندی نیز به ناچار از انرژی های فسیلی استفاده می شود که باز هم آسیب رسان است.

همان طور که گفتیم، سنتی ترین هدف بسته بندی، حفاظت از محصول در برابر خطرات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است. اولین قدم برای تحقق این امر، وکیوم کردن داخل بسته بندی و یا پر کردن آن با هوای ضد میکروبی است که به تولید فعال می انجامد. بسته بندی محصولاتی مانند چیپس مثال خوبی برای این نوع بسته بندی است. استفاده از این نوع بسته بندی ها دهه هاست مورد استفاده قرار می گیرد، نه تنها خطر فاسد شدن محصول را به شکل قابل توجهی کاهش می دهد، بلکه عمر محصول را هم تا چندین برابر افزایش می دهد. اما امنیت و درجه حفاظت بسته بندی های فعال برای همه محصولات کافی نیست؛ مثلا بسیاری از محصولات تازه کشاورزی، دامداری و دریایی برای توزیع و صادرات نیازمند بسته بندی هایی هستند که نه تنها از کیفیت و تازگی ( که از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است) محصول محافظت کند، بلکه پتانسیل مدت زمان نگهداری در انبار آن را هم تا چند برابر افزایش دهد. همینجاست که پای بسته بندی هوشمند به میان می آید؛ این فناوری قول حفظ کیفیت بالای محصول، حتی با ماندن با مدت زیاد در انبار را به مشتری می دهد. همچنین نیاز به ایجاد بسته بندی های پایدارتر و دوست دار محیط زیست، صاحبان این نصعت را ملزم کرده است که مواد و بسترهای مضر قدیمی را کنار گذاشته و به دنبال موادی باشند که علاوه بر پایداری، با ویژگی مهم بسته بندی مواد غذایی که به خاطر در تماس بودن با محصول خوراکی، خود نیازمند تمیزی و غیر سمی بودن هستند، سازگار باشند. بسته بندی هوشمند در این زمینه نیز انتخاب مناسبی است.

اثر بخشیو کارایی این سیستم های نوین به خاطر استفاده از فیلم هایی با لایه های آنتی باکتریال و محافظ طبیعی و شیمیایی در داخل بسته بندی، بهبود یافته است. در سال های اخیر استفاده از بسته بندی های فعال برای استفاده در صنایع گوشت و مرغ افزایش چشمگیری داشته است. همچنین، استفاده از فیلم های ضدباکتری طبیعی و قابل خوردن که فناوری جدیدتری است، علاقه و توجه تولیدکنندگان را بسیار بیشتر از گذشته جذب کرده است. فیلم های خوردنی فیلم هایی هستند که در حین اینکه قابل خوردن هستند، از محصول در مقابل تهدیدات محیطی نیز محافظت می کنند. این فیلم ها مانع عبور اکسیژن و رطوبت می شوند و محصول را تازه نگه می دارند. همچنین اگر این فیلم ها خورده نشد و به دور ریخته شوند، به راحتی و بدون آسیب رساندن، به محیط زیست بر می گردند.

از دیگر موادی که به تازگی در بسته بندی های هوشمند استفاده می شود، پلی ساکاریدهای چند سلولی است؛ این مواد که بهترین بستر برای نگهداری مواد غذایی و دارویی فوق حساس است، مواد طبیعی و غیر سمی است که قابل برگشت به محیط زیست هستند. این مواد امنیت و سلامت محصول را به شکل ویژه ای تامین می کند ولی از آنجایی که ساختار این مواد پیچیده و گران است، از آنها در موارد بسیار محدود و نه به شکل انبوه استفاده می شود.

فناوری های جدید تولیدات بسته بندی و پیشرفت هایی که در انتخاب مواد و بسترهای آن صورت گرفته مانند بسترهای نانوتکنولوژیک، منجر به ایجاد راه های اطمینان بخش تری برای تولید و توزیع مناسب و کارآمد مواد غذایی و دارویی شده است که از جمله آنها می توان به کاهش هدررفت مواد غذایی، توزیع و صادرات مناسب تر و پایداری بیشتر محیط زیست اشاره کرد. استفاده از سیستم ها و تجهیزات سازگار با محیط زیست که بر روی محصول با نام "لیبل سبز" شناخته می شوند نیز در اثر بخشی بیشتر این صنعت تاثیر قابل توجهر دارند. بسته بندی هوشمند، با حذف تمامی فرایندهای غیر اثربخش در بسته بندی و استفاده از بسترهای کاملا ارگانیک و غیر سمی مانند چیتسوان، فرن، آلیگ و ... به جای مواد پلاستیکی و مقوایی، قدم های بزرگی در این راه برداشته است.

ویژگی هایی مانند جلوگیری از ورود اکسیژن، خاصیت آنتی میکروبیال، جلوگیری از گرمایش و سرمایش مواد غذایی، جذب رطوبت و نمایش تمام تغییرات محصول از جمله مزیت های این فناوری مدرن است.