Stowarzyszenie AIPIA (skrót od Active & Intelligent Packaging Industry Association) zrzesza producentów aktywnych i inteligentnych rozwiązań opakowaniowych, a wśród jego członków są przedstawiciele producentów oraz instytucji akademickich zaangażowanych w proces badań i rozwoju nowych technologii. Portal internetowy AIPIA jest bogatym źródłem informacji na temat najbardziej aktualnych odkryć z obszaru opakowań inteligentnych i aktywnych.
Inteligentne biosensory wykryją zepsutą żywność
Badacze z Uniwersytetu Clemson pracują nad stworzeniem opakowania, które wykorzysta komunikację międzykomórkową do wykrywania pierwszych oznak psucia się żywności. Nowe inteligentne opakowanie będzie używać czujników do wykrywania procesów biologicznych – czy też konkretniej sygnałów – które komórki wysyłają do siebie w chwili rozpadu ich struktur.
Taki rodzaj komunikacji międzykomórkowej – zjawiska określanego jako „quorum sensing” (wyczuwanie liczebności) – wykorzystuje sygnały chemiczne (autoinduktory). Kay Cooksey oraz Claudia Ionita z Wydziału Żywności, Żywienia i Opakowań Uniwersytetu Clemson projektują czujniki, które będą wykrywały autoinduktory obecne w zapakowanej żywności.
Pomysł stojący za „quorum sensing” czyni użytek z procesów biologicznych, które normalnie zachodzą w mikroorganizmach – wyjaśnia profesor Cooksey z katedry Cryovac wchodzącej w skład Wydziału Żywności. Wraz z Claudią Ionitą ma zamiar zidentyfikować autoinduktory obecne w pakowanej żywności i zaprojektować biosensoryczną matrycę, która będzie monitorować rozwój mikroorganizmów powodujących psucie się żywności.
Wpadłyśmy na ten pomysł po zapoznaniu się z dostępnymi dokumentami – wyjaśnia Ionita. – Próbujemy stworzyć czujniki, które potrafią wykryć pierwsze oznaki psucia się żywności. Staramy się także unowocześnić detektory dostępne obecnie na rynku. Pomysłodawczynie otrzymały grant w wysokości 100 tys. dolarów z Narodowego Instytutu Żywności i Rolnictwa (NIFA) wchodzącego w skład Amerykańskiego Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA) na kontynuowanie projektu badawczego.
Jak twierdzi Cooksey, wykorzystanie etykiet lub materiałów zmieniających kolor do wykrywania zepsutej żywności ma ograniczone zastosowanie; takie rozwiązania nie są niezawodne i na ogół informują o zmianach chemicznych w żywności zbyt późno, by były przydatne.
W momencie, gdy następuje zmiana koloru, ludzki nos jest już w stanie równie niezawodnie wykryć aromaty substancji lotnych – wyjaśnia. – Rezultaty naszego programu badawczego będą podstawą do tworzenia bioczujników i w konsekwencji inteligentnych opakowań, które efektywnie kontrolują zmiany w żywności oraz poprawiają jakość i bezpieczeństwo produktów.
Statystyki informują, że tylko w USA co roku marnuje się od 30 do 40% jadalnej żywności. Jak donosi Amerykański Departament Rolnictwa, tak ogromna ilość odpadów ma daleko idący, negatywny wpływ na zdolności zaopatrzenia w żywność, ochronę zasobów oraz zmiany klimatyczne.
Kubek z nadrukowanym napojem
Firma Smart Cups, producent napojów o innowacyjnym podejściu do biznesu i pionier na polu trójwymiarowego druku mikrokapsułek smakowych, zaprezentowała na początku tego roku nową linię drinków energetycznych, do których produkcji wykorzystuje swą nietypową technologię. Produkt o nazwie – a jakże – Smart Cups to pozornie pusty kubek, który zamienia się w napój energetyczny po nalaniu do niego czystej wody. Producent przekonuje, że technologia może znaleźć wielorakie zastosowanie, m.in. w branżach spożywczej, farmaceutycznej i wielu innych.
Na rynek trafiły na razie cztery smaki w kubkach o pojemności 0,25 l. Smart Cups spodziewa się, że debiut nowego produktu całkowicie odmieni przyszłość produkcji napojów. Mikrokapsułki zawierające witaminy i minerały są drukowane bezpośrednio na powierzchni kubka, a aktywacja składników następuje w momencie nalania wody, zamieniając ją w samomieszający się, pozbawiony cukru napój energetyczny bez kalorii.
Sam kubek został wykonany z przyjaznego dla środowiska, nadającego się do kompletnego recyklingu biotworzywa o minimalnym śladzie węglowym. Co więcej, kubki można przechowywać i przewozić w stosach (ułożone jeden w drugim), co zapewnia oszczędność przestrzeni magazynowej oraz korzyści finansowe i ekologiczne w transporcie (mniej ciężarówek na drogach to niższe zużycie paliwa i ograniczenie emisji dwutlenku węgla).
Jak komentuje założyciel firmy Smart Cups, Chris Kanik: Ten system dostaw jest naukowym przełomem, którego przemysł spożywczy nigdy nie widział. Wykorzystując w kubku potęgę nauki, Smart Cups zapewnia konsumentom wygodniejsze, bezproblemowe i ekologiczne doświadczenia związane z napojami. Stworzyliśmy nową technologię druku, która stanie się nowym standardem w wielu branżach: farmaceutycznej, napojowej, oczyszczania wody i nie tylko.
Kanik stworzył swój produkt w kooperacji z Salem Celeste, dyrektorem generalnym firmy Additive Advantage oraz czołowym rzecznikiem mikroenkapsulacji. Opatentowana przez tę ostatnią firmę technologia pozwala na umieszczanie mikrokapsułek bezpośrednio na podłożu, a następnie ich rozpuszczanie w kontakcie z ciekłym rozpuszczalnikiem. W ten sposób możliwe jest dostarczanie wielu różnych składników w jednej dawce.
W przyszłości na rynek mają trafić kolejne drinki Smart Cups, m.in. napoje dla sportowców, kawa, herbata, soki oraz napoje proteinowe. Firma planuje również stworzenie jednorazowego kubka do filtracji zanieczyszczonej wody w płyn nadający się do picia.
Opakowanie z samozasilaniem
Dwaj naukowcy prowadzą badania nad stworzeniem rozwiązania, które będzie w stanie przekształcić wstrząsy i tarcia, jakim poddawane są opakowania w łańcuchu dystrybucyjnym, w energię zasilającą czujniki wykorzystywane do kontroli produktu np. podczas transportu. Urządzenie zastosowane w takim opakowaniu – przekształcające energię mechaniczną w elektryczną – składa się z dwóch arkuszy tektury falistej, z folią metalizowaną przymocowaną do jednego, a folią teflonową do drugiego arkusza. Kontakt obu arkuszy powoduje pojawienie się różnicy napięć, a generowany wówczas ładunek elektryczny można zmagazynować.
Gregory Batt, adiunkt na Wydziale Żywności, Żywienia i Opakowań oraz dyrektor laboratorium badającego zachowania opakowania w transporcie na Uniwersytecie Clemson, wraz z Jamesem Gilbertem, absolwentem Clemson, a obecnie adiunktem studiów mechaniki na Uniwersytecie Purdue, otrzymali dotację w wysokości 500 tys. USD od Narodowego Centrum Nauki (NSF) z przeznaczeniem na badanie generatorów tryboelektrycznych.
Działanie takich urządzeń opisuje portal www.materialyinzynierskie.pl: „W uproszczeniu generator tryboelektryczny składa się z dwóch różnych materiałów – jeden jest donorem elektronów, a drugi ich akceptorem. Podczas kontaktu powierzchni obu materiałów elektrony przepływają z jednego materiału na drugi. Następnie, gdy arkusze zostaną rozdzielone, jeden z nich przejmuje elektrony i staje się naładowany ujemnie, a drugi je traci, uzyskując ładunek dodatni. Mieszanina gazów, czyli powietrze znajdujące się pomiędzy nimi, jest izolatorem. Jeśli do naelektryzowanych, zewnętrznych krawędzi obu arkuszy przytwierdzimy elektrody i je ze sobą połączymy, zaobserwujemy przepływ prądu. Będzie on rejestrowany aż do wyrównania poziomu elektronów w obu materiałach”.
Tak przekształcona – z mechanicznej w elektryczną – energia zostaje zmagazynowana i może zostać wykorzystana do ładowania akumulatorów zasilających małe urządzenia elektryczne. Celem obu naukowców jest opracowanie technologii czujników zasilanych prądem, które można wykorzystać w małych opakowaniach do monitorowania produktów w transporcie. Prace badawcze koncentrują się zatem na stworzeniu inteligentnych opakowań, które są w stanie samodzielnie pozyskiwać energię.
Sensory i urządzenia w inteligentnych opakowaniach muszą posiadać autonomiczne źródła zasilania, ponieważ trudno wymienić je w trakcie transportu – wyjaśnia Gilbert podkreślając, że tryboelektryka jest doskonałym sposobem rozwiązania tego problemu. Uważa też, że: te badania będą miały dalekosiężny wpływ na zasilanie urządzeń w hiperpołączonym świecie nazywanym Internetem Rzeczy.
19 zbrodni na etykiecie
Winnica Treasury Wine Estates (TWE) z australijskiego stanu Wiktoria, producent marek Penfolds, Wolf Blass oraz Lindemans', nawiązała współpracę z firmą Tactic przy kampanii sprzedażowej serii win 19 Crimes (Dziewiętnaście zbrodni), która wykorzystuje możliwości rozszerzonej rzeczywistości (AR). Jak tłumaczy Samantha Ford Collins, szefowa projektu „19 Crimes” w Treasury Wine Estates: Chcieliśmy przyciągnąć uwagę do australijskich win, które w USA i Kanadzie zyskały opinię tanich i lekkich napojów, koniecznie z wizerunkami zwierząt na etykietach (…) Wpadliśmy na pomysł, by skupić się na czasach, gdy Australia była kolonią karną, i ten temat okazał się fascynujący dla miłośników wina z kontynentu północnoamerykańskiego.
Wina 19 Crimes przypominają prawdziwe historie brytyjskich łotrów wysłanych na przymusowe prace w australijskich koloniach za zbrodnie w rodzaju napadów rozbójniczych, okradania grobów, bigamii, podpaleń, „podszywania się pod osobę narodowości egipskiej”, a nawet „cięcia i palenia ubrań”. „Nasza czerwona mieszanka ma takie same cechy, jak te, którymi charakteryzowali się australijscy wygnańcy: buntownicza z natury, śmiała w charakterze. Zawsze bezkompromisowa. To smak, którego nigdy nie zapomnisz” – można przeczytać na stronie producenta.
Choć z tym ostatnim stwierdzeniem można zapewne dyskutować, wina 19 Crimes niewątpliwie wyróżniają się z masy innych trunków niebanalnym wykorzystaniem możliwości technologii AR. Wystarczy pobrać na smartfon specjalną aplikację, by po skierowaniu kamery telefonu na etykietę obejrzeć klimatyczną animację, w czasie której skazaniec opowiada swoją historię. Aplikacja zachęca również nabywcę, by opisał swoje wrażenia w mediach społecznościowych.
Firma Tactic połączyła swoje doświadczenia w zakresie animacji postaci i wizualnych efektów specjalnych z bogatą wiedzą na temat technologii AR w urządzeniach mobilnych. Dzięki temu zdjęcia prawdziwych XIX-wiecznych postaci na ekranie telefonu zaczynają żyć własnym życiem, opowiadając (głosami lektorów) swoje historie.
Na podstawie materiałów AIPIA opracował TK
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
