زمانی که انسان های اولیه در غار ها زندگی میکردند از متریال ها و اشیا دروروبرشان مانند پوست میوه،پوست حیوانات و تنه ی درختان برای برای ذخیره سازی وحمل غذا استفاده میکردند.بسته بندی با متریال های طبیعی مانند برگ درختان آغاز شد و بعد از آن متریال های بافتنی مانند حصیر وظرف های گلی ادامه یافت.حال به بررسی تاریخچه هر کدام از انواع متریال های بسته بندی از باستان تا کنون می پردازیم:
شیشه
بر اساس یافته های باستان شناسان شیشه در سال 1500 قبل از میلاد در مصر ساخته شد و در آغاز در ظاهر یک کوزه بود .در حدود 1200 سال قبل از میلاد کوزه ها را با متریال شیشه درست می کردند اما تولید شیشه ی شفاف بعد از اختراع لوله ی دمش در 300 قبل از میلاد توسط فینقی ها آغاز شد.چیزی که بیشترین اثر را بر صنعت بسته بندی شیشه ای داشته اختراع ماشین اتوماتیک تولید شیشه ی دوار در سال1889 بوده.بعد از 1970 بسته بندی شیشه ای برای محصولات با ارزش استفاده شد و امروزه رنج وسیعی از استفاده را داراست.
شیشه به واسطه حرارت دادن و سرد کردن ترکیبی از شن ،سدیم و آهک تولید می شود.
امروزه بسته بندی شیشه ای بیشتر در تولیدات دارویی و غذایی بیشتر مورد استفاده است.اما شیشه دارای ویژگی هایی است که شامل موارد زیر می باشد:
- شیشه به دلیل نداشتن واکنش شیمیایی با مواد دارویی و غذایی ،بهداشتی است.
- مواد درون بسته بندی شیشه ای قابل مشاهده است
- عدم تاثیرات مخرب بر محیط زیست
- قابلیت آن در پذیرش فرایندهای مهمی چون استرلیزاسیون
- خنثی از نظر شیمیایی و عدم تاثیر در رنگ و طعم غذا
- فاقد بو و غیر قابل نفوذ
- محکم و قابل ساختن به اشکال مختلف
- بازیافت آسان
از معایب این متریال ،حساس بودن به شوک های حرارتی ،خاصیت شکنندگی و وزن بالای آن می باشد.
کاغذ
به گفتهٔ تاریخ، مصریان باستان اولین مردمانی بوده‌اند که از نوعی نی شبیه بامبو به نام پاپیروس صفحاتی می‌ساختند و بر روی آن می‌نوشتند مردم مصر نی پاپیروس را به صورت نوارهای نازک و بسیار ظریفی کنار یکدیگر قرار می‌دادند و سپس به وسیلهٔ فشارها و صیقل دادن به آن به شکل ورق درمی‌آوردند.
اما چینی‌ها نخستین مردمانی بودند که بیش از ۲ هزار سال پیش، کاغذهایی مانند کاغذهای امروزی ساختند.چینی‌های باستان نخست روی پارچهٔ ابریشم می‌نوشتند، اما از ۱۵۰ سال پیش از میلاد، آموختند که می‌توانند پوست درخت توت را خرد کنند، به صورت خمیر درآورند و از آن کاغذ بسازند. آنها به کاغذهای خود ساقه‌های کتان و رشته‌های تور ماهی‌گیری کهنه نیز می‌افزودند تا محکم‌تر شود. هر چند گیاهان در بیشتر جاها یافت می‌شدند، اما چینی‌ها شیوهٔ ساختن کاغذ را به صورت راز نگه داشته بودند. تکنیک های ساخت کاغذ تا 1500 سال در حال رشد بود و در 750 میلادی به خاورمیانه فرستاده شد. در سال 751 میلادي وقتی که سمرقند به تصرف اعراب درآمد کارخانه کاغذ سازي آن شهر در اختیار مسلمانان قرار گرفت.این تکنیک بعدا به اروپا رسید و بعد به انگلستان در سال 1310 اولین کاغذ تجاری سازی شده در 1817 در انگلستان 200 سال بعد از چین بود.و بعد به آمریکا در 1609 رسید .کاغذ و مقوا در سال 1900 متریال های مهم صنعت بسته بندی بودند.
کاغذ قدیمیترین متریال قابل تغییر شکل در بسته بندی میباشد. از ویژگی های این متریال:
- انعطاف پذیری شکل پذیری،چاپ پذیری
- سبک
- مقاومت به عوامل فساد به ویژه نور
- قابلیت بازیافت
- تجزیه سریع در محیط
اما کاغذ معایبی را نیز در بر می گیرد مانند عدم مقاومت در مقابل نفوذ گاز،مایعات و رطوبت، همین طور مقاومت کم به فشار و کشش که باعث پارگی آن می شود.
فلز
بشر ، نخستین بار بین سالهای سه هزار تا سه هزار و پانصد سال پیش از میلاد ، به وجود فلزات در سنگ‌های معدنی پی برد.نخستین اشیاء فلزى ساخت بشر، اشیاء کوچک مسی چکش کارى شده اى است که به نیمه اول هزاره چهارم ق.م تعلق دارد. این دوره، آخرین دوران نوسنگى است، که انسان فلز را شناخت و اولین فلز مس بود.
. فلز قلع در حدود سال 1240ميلادي در شهر بوهيما توسط يک کارگر انگليسي کشف گرديد. هنبوردي در انگلستان اولين بار توانست آهن سفيد را به طور تجارتي با موفقيت تهيه نمايد، او شمش هاي گداخته را بوسيله غلطک بصورت صفحات نازکتري در آورد. در اوايل قرن هجدهم در حدود سال 1714 ساخت آهن سفيد در فرانسه شروع گرديد
در سال 1804 ميلادي نيکلا اپرت بطور تجربي براي نگهداري مواد غذايي به روش هاي خشک کردن، دودي کردن و بسته بندي مواد غذايي در قوطي فلزي دست يافت؛ سپس از اين روش در صنعت کمپوت و کنسرو سازي استفاده گرديد که بنام اپر تيزاسيون معروف شد. در سال 1812 ميلادي بطور ابتدايي اولين کارگاه کنسرو سازي در بوستون امريکا شروع به کار کرد. در سال 1856 ميلادي براي بسته بندي نمودن شير تغليظ شده (شير کندانسه)، صدف دريايي و ذرت درقوطيهاي فلزي اجرا شد. بعد از ساخت اتوکلاو در سال 1874 ميلادي توسط استيونسون طرح توليد قوطي به روش پيوسته انجام شد
در سال 1958 قوطي آلومينيومي براي اولين بار توليد شد. توليد اين قوطي بعلت داشتن مزايايي شامل حمل و نقل آسان و مقاومت نسبتا بالا در مقابل تغيرات شيميايي، بسرعت توسعه يافت
اما در کشورمان ساخت قوطي فلزي از سال1307 شمسي توسط شخصي به نام درخشان در رابطه با نگهداري مواد غذايي مورد توجه قرار گرفت.
امروزه بسته بندی فلزی اشکال مختلف دارد که ورقه های فولادی و ورق های آلومینیومی عمده ترین مواد اولیه ی این صنعت است.فلز دارای مزایا و معایبی است که اکنون به آنها می پردازیم.
- غیر قابل نفوذ و محافظت عالی از خواص مواد غذایی
- قابلیت نگه داری مواد در حالت های مایع،جامد و گاز
- مقاومت و استحکام در برابر حرارت
- قابلیت بازیافت
اما از معایب فلز می توان به اشغال فضای زیاد و مشکلات انبارداری قوطی های خالی و همینطور انبار این نوع از بسته بندی باید عاری از رطوبت باشد.ساخت قوطی فلزی نیاز به داشتن دانش فنی بالا و تکنولوژی ویژه می باشد.
پلاستیک
اولین پلاستیک مصنوعی توسط الکساندر پارکر.در سال 1838 در نمایشگاه بزرگ بین المللی لندن به نمایش گذاشته شد در سال 1849 چارلز گودیار و توماس هنکوک متریالی را ابداع کردند که چسبندگی نداشته باشد و در عین حال خاصیت کششی داشته باشد.
در 1870 جان وسلی نیویورکی سولولوید را ثبت کرد که این متریال در دمای بالا و با فشار زیاد تولید می شد و نیترات کمی داشت. که اولین پلاستیک تجاری سازی شده بود. پلاستیک تا سال 1920 شناخته شده نبود تا زمان هرمان استادینگر که او ادعا میکرد که فرمول تشکیل دهنده ی پلاستیک ، سولولوید و لاستیک ،پلیمر و یا ملکول است.که این فرضیه در ابتدا پذیرفته نمیشد.اما او برای همین فرضیه در سال 1953 جایزه ی نوبل را از آن خود کرد.
در عمل سه رخداد را میتوان آغازگر عصر پلاستیکها توصیف کرد. نخستین آنها در سال 1839 رخ داد. در آن سال گودیر ولکانش لاستیک را ابداع کرد. دومین رخداد تهیه نخستین پلاستیک پیروکسیلین،«سلولوئید»، در سال 1868 توسط هیات میباشد. سومین رخداد معرفی نخستین پلاستیک کاملاً مصنوعی توسط باکلند در سال 1909 بود.
نخستین پلاستیک تجارتی در ایالت متحده، نیترات سلولز بود که تولید آن به یک قرن پیش بر می‌گردد. این پلاستیک توسط gohn wesly hyatt تولید گردید تا جایگزین عاج فیل شود. از عاج فیل تزئینات و وسایل بازی می‌ساختند. در ابتدا پیشرفت و توسعه در تکنولوژی پلاستیکها به آهستگی پیش می‌رفت، صنایع پلاستیک‌های تجاری امروزی بعد از دهه ۱۹۳۰ شروع به کار نمودند. پس از پایان یافتن جنگ جهانی دوم، پلاستیکها به طور گسترده در ساختمان بناها مورد استفاده قرار گرفتند.
استفاده از پلاستیک در بسته بندی بستگی به نوع محتوای داخل بسته دارد که در زیر به معرفی انواع پلاستیک های پرکاربرد صنعت بسته بندی و کاربرد هایشان می پردازیم:
پلی اتیلن:قیمت ارزانتر نسبت به مواد دیگر ،مقاومت در برابر سوراخ شدگی،خصوصیات ضد رطوبتی کاربرد:غذاهای منجمد،شیرینی سازی، پاکت های گوشت فراوری شده،پاکت غلات،کیسه های نان و سلفون.
پلی پروپیلن:محافظت رطوبتی مناسب،محکمی و وضوح عالی کاربرد:غذاهاحاضری،شیرینی،بیسکوییت،بسته بندی چای و قهوه
سی.پی.پی:قابلیت بازیافت،استحکام،قابلیت لمینیت با دیگر مواد .کاربرد:بسته بندی منسوجات،لفاف های شیرینی،تولیدات دارویی و چند لایه
پلی آمید/نایلون:گرانترین فیلم مورد استفاده در بسته بندی انعطاف پذیر،مقاومت در برابر سوراخ شدگی،مقاومت در برابر نفوذ گاز
کاربرد:به دو صورت لمینیت با پلی اتیلن جهت تولید پاچ در بسته بندی ماهی و گوشت فر آوری شده یا به صورت اکسترود با پلی اتیلن جهت تولید بسته بندی های گوشت و پنیر فرآوری شده یا لوازم پزشکی
پلی وینیل کلراید:خصوصیات آلایندگی مضری دارد
کاربرد:فیلم های بسته بندی گوشت،ماهی،کره و غذاها و همچنین در ساخت کیسه های خون و بلیستر های پزشکی و محصولات دارویی کاربرد دارد
پلی استر:قیمت بالا،ثبات حرارتی مناسب،سطح مناسب جهت متالایز و روکش کردن،توانایی کلد سیل کردن ندارد.با روش های گراوور یا فلکسو گرافی می توان چاپ کرد البته مرکب ببه وسیله تخلیه رونا روی این فیلم چاپ می شود
سلولز:فیلم سلولز ماده ایست نازک ،قابل انعطاف و شفاف که از خمیر چوب،به دست می آید.یکی از نقاط ضعف این ماده قیمت بسیار بالای آن در قیاس با پلی پروپیلن بوده استبراقی و شفافیت از مهمترین خواص فیلم سلولز به شمار می رود.
کاربرد:در جهت تولید نوار چیب های حساس به فشار ،لفاف های شیرینی و شکلات ،کیسه سازی و شیرینک های بطری استفاده می گردد.
پلاستیک ها به طور کلی دارای مزایا و معایبی در صنعت بسته بندی میباشند که به بیان آنها می پردازیم:
مزایای پلاستیک ها
- پلاستیک دارای وزن مخصوص کم میباشد که سبب سبکی آن و سهولت حمل آن می شود.
- قیمت نسبتا پایین در هر بخش از صنعت جنبه ی اقتصادی آن بخش می تواند فاکتور مهم و قابل اهمیت باشد و پایین بودن هزینه به معنای مزیت مورد توجه می باشد
- پلاستیکها از قابلیت شکل پذیری بالایی در دستگاههای اتوماتیک بسته بندی بر خوردار هستند
- می توان از آنها برای کالاهای با خاصیت قلیایی و یا اسیدی استفاده کرد زیرا آنها در برابر شرایط اسیدی و قلیایی مقاوم اند و این خاصیت سبب استفاده آنها در طیف گسترده ای پ هاش می شود
- پلاستیک ها به انرژی کمتری در تولید و شکل دهی نسبت به قوطی های فلزی و بطری های شیشه ای نیاز دارد
- مزیت دیگر این است که ما میتوانیم با اضافه کردن مواد افزودنی به آنها خصوصیت پلاستیک ها را بهبود بخشیم تا حد ممکن عیب های احتمالی را بر طرف کنیم
- مقاوم بودن در برابر آب و رطوبت که موجب جلوگیری از فساد و آلودگی می شود
- در مواقع مورد نیاز از نوع نفوذ ناپذیر آن میتوان استفاده کرد
- مقاومت در برابر ضربه که سبب ضایعات کمتر در انبارداری محصول می شود
- قابل رویت بودن محصول و کسب اصمینان بیشتر مصرف کنندگان
از ویژگی های نامطلوب این متریال به کندی خاصیت زیست تخریب پذیر بودن آن، مخاطراتی که بر سلامتی انسان به دلیل برهمکنشی آن با مواد غذایی می گذارد و هزینه هایی ناشی از سوزاندن زباله های پلاستیکی ،میتوان اشاره کرد.