زیتون

در نيم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوري عمده بوديم، كه باعث پيشرفت هاي عظيم اقتصادي در كشورهاي سرمايه گذار و ايجاد فاصله شديد بين كشورهاي جهان شد.

علم و فناوري نانو ( نانو علم و نانو تكنولوژي) توانائي بدست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتري (ملكولي) و بهره برداري از خواص و پديده هاي اين بعد در مواد، ابزارها و سيستم هاي نوين است. اين تعريف ساده خود دربرگيرنده معاني زيادي است. به عنوان مثال فناوري نانو با طبيعت فرا رشته اي خود، در آينده در برگيرنده همه ي فناوريهاي امروزين خواهد بود و به جاي رقابت با فناوري هاي موجود، مسير رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « يك حرف از علم» يكپارچه خواهد كرد.
ميليونها سال است كه در طبيعت ساختارهاي بسيار پيچيده با ظرافت نانومتري مثل يك درخت يا يك ميكروب ساخته مي شود. علم بشري اينك در آستانه چنگ اندازي به اين عرصه است، تا ساختارهایي بي نظير بسازد كه در طبيعت نيز يافت نمي شوند. فناوري نانو كاربردهاي را به ظهور مي رساند كه بشر از انجام آن به كلي عاجز بوده است و پيامدهائي را در جامعه برجا مي گذارد كه بشر تصور آنها را هم نكرده است

نانوتکنولوژی

در بياني كوتاه نانوتكنولوژي يك فرايند توليد مولكولي است . همانطور كه طبيعت مجموعه ها را بطور خودكار مولكول به مولكول ساخته و روي هم مونتاژ كرده است ، ما هم بايد براي توليد محصولات جديد ، با اين اعتقاد كه هرچه در طبيعت توليد شده قابل توليد در آزمايشگاه نيز هست ، نظير طبيعت راهي پيدا كنيم . البته منظور اين نيست كه چند هسته از مواد راپيدا كنيم و با رساندن انرژي و خوراك پس از چند سال يك نيروگاه از آن بسازيم كه شهري را برق دهد . بلكه براي تركيب و تكامل خودكار توليدات مادون ريزكه به نحوي در مجموعه هاي بزرگتر مصرف دارد ، راهي بيابيم . در اندازه هاي مادون ريز ، روشها و ابزارآلات متعارف فيزيكي مانند تراشيدن و خم كردن و سوراخ كردن و...جوابگو نيستند .

به طور کلي اين فناوري عبارت از کاربرد ذرات در ابعاد نانو است. يک نانومتر، يک ميلياردم متر است. از دو مسير به اين ابعاد مي توان دسترسي پيدا کرد. يک مسير دسترسي از بالا به پايين و ديگري طراحي و ساخت از پايين به بالا است. در نوع اول، ساختارهاي نانو با کمک ابزار و تجهيزات دقيق از خرد کردن ذرات بزرگ تر حاصل مي شوند. در طراحي و ساخت از پايين به بالا که عموما آن را فناوري مولکولي نيز مي نامند، توليد ساختارها، اتم به اتم و يا مولکول به مولکول توليد و صورت مي گيرند. به عقيده مدير اجرايي موسسه نانوتکنولوژي انگلستان، فناوري نانو ادامه و گسترش روند مينياتوريزه کردن است و به اين طريق توليد مواد، تجهيزات و سامانه هايي با ابعاد نانو انجام مي شود. درحقيقت فناوري نانو به ما امکان ساخت طراحي موادي را مي دهند که کاملا داراي خواص و اختصاصات جديد هستند.

اين تكنولوژي جديد توانايي آن را دارد كه تاثيري اساسي بر كشورهاي صنعتي در دهه هاي آينده بگذارد . در اينجا به برخي از نمونه هاي عملي در زمينه نانوتكنولوژي كه بر اساس تحقيقات و مشاهدات بخش خصوصي به دست آمده است ، اشاره مي شود .
انتظار مي رود كه مقياس نانومتر به يك مقياس با كارايي بالا و ويژگيهاي منحصربفرد ، طوري ساخته خواهند شد كه روش شيمي سنتي پاسخگوي اين امر نمي تواند باشد .
 نانوتكنولوژي مي تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 ميليارد دلار براي صنعت نيمه هاديها و 900 ميليون دلار براي مدارهاي مجتمع ، طي 10 تا 15 سال آينده شود .
· نانوتكنولوژي ، مراقبتهاي بهداشتي ، طول عمر ، كيفيت و تواناييهاي جسمي بشر را افزايش خواهد داد.

 تقريبا نيمي از محصولات دارويي در 10 تا 15 سال آينده متكي به نانوتكنولوژي خواهد بود كه اين امر ، خود 180 ميليارد دلار نقدينگي را به گردش درخواهد آورد .
 كاتاليستهاي نانوساختاري در صنايع پتروشيمي داراي كاربردهاي فراواني هستند كه پيش بيني شده است اين دانش ، سالانه 100 ميليارد دلار را طي 10 تا 15 سال آينده تحت تاثير قراردهد .
 نانوتكنولوژي موجب توسعه محصولات كشاورزي براي يك جمعيت عظيم خواهد شد و راههاي اقتصادي تري را براي تصويه و نمك زدايي آب و بهينه سازي راههاي استفاده از منابع انرژيهاي تجديد پذير همچون انرژي خورشيدي ارائه نمايد . بطور مثال استفاده از يك نوع انباره جريان گذرا با الكترودهاي نانولوله كربني كه اخيرا آزمايش گرديد ، نشان داد كه اين روش 10 بار كمتر از روش اسمز معكوس ، آب دريا را نمك زدايي مي كند .
s· انتظار مي رود كه نانوتكنولوژي نياز بشر را به مواد كمياب كمتر كرده و با كاستن آلاينده ها ، محيط زيستي سالمتر را فراهم كند . براي مثال مطالعات نشان مي دهد در طي 10 تا 15 سال آينده ، روشنايي حاصل از پيشرفت نانوتكنولوژي ،مصرف جهاني انرژي را تا 10 درصد كاهش داده ، باعث صرفه جويي سالانه 100 ميليارد دلار و همچنين كاهش آلودگي هوا به ميزان 200 ميليون تن كربن شود.

طبق تعریف جوامع علمی مر تبط با نانو تكنولوژي ،یک نانوذره به ذره ای گفته می شود که ابعادی بین یک تا 100 نانومتر داشته باشد. نانو ذرات از طیف وسیعی از مواد ساخته می شوند. نانو ذرات دوده از سال 1900 در لاستیک ها استفاده می شده است تا آنها را سیاه رنگ جلوه دهد. خرده ذرات نانویی طلا ونقره سالها پیش در قرن دهم به پیگمنت هایی رنگی در شیشه های رنگی افزوده شده است. رنگ به ابعاد این ذرات بستگی دارد. نقره سالهای متمادی به عنوان التیام دهنده استفاده می شده است. شیر از میلیونها ذره با ابعاد نانویی کازئین تشکیل شده است. مولکول های شکر یک نانومتر قطر دارند. متداول ترین وپرکاربردترین آنها نانوذرات سرامیکی هستند. با توجه به تعریف نانوذرات ممکن است این ذهنیت بوجود بیاید که این ذرات با چنین ابعادی در هوا معلق خواهند ماند اما در واقع چنین نیست ونیروهای الکترواستاتیکی بین این ذرات، آنها را درکنار هم قرار می دهد.

 با توجه به تعریف نانوذرات، یکی از سوال های مهم در تولید مواد نانو این است که آرایش هندسی وپایداری اتم ها با تغییر اندازه ذرات چه تغییری می کند؟

در تكنولوژي نانو اولین اثر کاهش اندازه ذرات، افزایش سطح است.افزایش نسبت سطح به حجم نانوذرات باعث می شود که اتم های واقع در سطح، اثر بسیار بیشتری نسبت به اتم های درون حجم ذرات، بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند.این ویژگی واکنش پذیری نانوذرات را به شدت افزایش می دهد علاوه براین افزایش سطح ذرات فشار سطحی را تغییر داده ومنجربه تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتم های ذرات می شود

خواص الکترونیکی وشیمیایی

در نانو تكنولوژي تغییر در فاصله بین اتم های ذرات و هندسه ذرات روی خواص الکترونیکی ماده هم تاثیر گذار است وقتی اندازه ذرات کاهش می  یابد پیوند های الکتریکی در فلزات ظریف تر می شوند جالب است که بپرسیم در چه اندازه دانه ای یک ذره فلزی شبیه یک توده فلز رفتار می کند؟ آیا این تغییر در خواص به تدریج رخ می دهد یا به طور ناگهانی ؟ پاسخ به این سوالات هم ازنظر آزمایشگاهی وهم تئوری مشکل است.

کمیت الکترونیکی که راحت تر دردسترس می باشد پتانسیل یونیزاسیون است مطالعات نشان داده اند که پتانسیل یونیزاسیون در اندازه دانه های کوچک (ذرات ریزتر) بیشتر است یعنی با افزایش اندازه ذرات پتانسیل یونیزاسیون آنها کاهش می یابد افزایش نسبت سطح به حجم وتغیرات در هندسه وساختار الکترونیکی تاثیر شدیدی روی فعل وانفعالات شیمیایی ماده می گذارد و برای مثال فعالیت ذرات کوچک با تغییر در تعداد اتم ها(ودرنتیجه اندازه ذرات) تغییر می کند .

 خواص سطحی

 در فن آوري نانو خواص دیگری مثل نسبت سطح به حجم و انرژی پتانسیل در مقیاس نانو به طور چشمگیری افزایش می یابند که در قابلیت های محصولات تاثیر بسزایی دارد.

 ویسکوزیته در مقیاس نانو

 آب در مقیاس نانو آب روانی نیست که ما در مقیاس های بزرگ استفاده می کنیم. اشیاء کوچک درآب با ماده چسبنده ای مثل عسل یا آب قند احاطه شده اند. خواص سیالات در مقیاس نانو در ویسکوزیته برجسته می گردد حجم سیالی که مسیر مشخص را در زمان تعیین شده طی می کند درست مثل ویسکوزیته تغییر می کند اگر این سرعت را با v نشان دهیم اندازه حرکت (حاصل ضرب جرم در سرعت ) را با p نمایش دهیم  و A هم مساحت سطح باشد.µ  ویسکزیته مایع است هرچه عدد رینولد کوچکتر باشد تاثیر ویسکوزیته بیشتر است ، بنابراین یک باکتری که یک میلیون بارکوچکتر از یک انسان است باکتری، آب را یک میلیون بار از ما ویسکوزتر می یابد.

هنگامي كه درباره نانوفناوري شروع به جستجو و مطالعه كنيد، به موضوعات و مواد مختلفي بر مي خوريم مانند:

"نانولوله ها، شبيه سازي مولكولي ، نانوداروها ، سلول هاي سوختي ، كاتاليزورها ، نانوذرات و..." بنابراين ممكن است نانوفناوري رشته اي كاملا گسترده به نظر آيد كه موضوعات آن ربط چنداني به هم ندارند.
به طور كلي مطالعات نانوفناوري را مي توان به سه دسته تقسيم كرد. اگرچه روشهاي تحقيقاتي در آن ها با يكديگر متفاوت است ، اما اين سه شاخه كاملا به يكديگر مرتبط هستند و پيشرفت در يكي از شاخه ها مي تواند در شاخه هاي ديگر نيز كاملا موثر باشد.
اين سه شاخه عبارتند از:
نانوتكنولوژي مرطوب:

اين شاخه به مطالعه سيستم هاي زنده اي مي پردازد كه اساسا در محيطهاي آبي وجود دارند. در اين شاخه ساختمان مواد ژنتيكي، غشاءها و ساير تركيبات سلولي در مقياس نانومتر مورد مطالعه قرار مي گيرد . پژوهشگران موفق شده اند ساختارهاي زيستي فراواني توليد كنند كه نحوه عملكرد آنها در مقياس نانويي كنترل مي شود. اين شاخه دربرگيرنده علوم پزشكي ، دارويي و به طور كلي علوم و روشهاي مرتبط با زيست فناوري است.
 

نانوتكنولوژي خشك:

اين شاخه از علوم پايه شيمي و فيزيك مشتق مي شود و به مطالعه تشكيل ساختارهاي كربني، سيليكون و مواد غير آلي و فلزي مي پردازد . نكته قابل توجه اين است كه الكترونهاي آزاد كه در فناوري مرطوب موجب انتقال مواد و انجام واكنشها مي گردند ، در فناوري خشك خصوصيات فيزيكي ماده را پديد مي آورند . در نانوتكنولوژي خشك كاربرد مواد نانويي در الكترونيك ، مغناطيس و ابزارهاي نوري مورد مطالعه قرار مي گيرد . براي مثال طراحي و ساختن ميكروسكوپ هايي كه بتوان با استفاده از آنها مواد را در ابعاد نانومتر ديد.

نانوتكنولوژي محاسبه اي:

در بسياري از مواقع ابزار آزمايشگاهي موجود براي انجام برخي از آزمايشها در مقياس نانومتر مناسب نيستند و يا آنكه انجام اين آزمايشها بسيار گران تمام مي شود. در اين حالت از رايانه ها براي شبيه سازي فرآيندها و واكنش هاي اتم ها و مولكول ها استفاده مي شود. شناختي كه به وسيله محاسبه به دست مي آيد ، باعث مي شود كه زمان پيشرفت نانوتكنولوژي خشك به چند دهه كاهش يابد و البته تأثير مهمي در نانوتكنولوژي مرطوب نيز خواهد داشت.

صنعت غذا نیز همانند سایر علوم و صنایع تحت تاثیر دگرگونی های حاصل از پیشرفت نانو فناوری قرار می گیرد و در اینده بسیار نزدیک نحوه تولید ، فراوری و توزیع مواد غذایی تغییرات شگرفی خواهد نمود . در قسمت زیر به برخی از رایج ترین این کاربرد ها اشاره میشود :

بسته بندی :

این بسته ها به شرایط محیطی واکنش نشان می دهند ، یا در صورت خراب و سوراخ شدن خود را تعمیر و ترمیم می کنند و یا حتی مصرف کننده را نسبت به وجود آلودگی و یا حضور عوامل بیماریزا در بسته ، آگاه می سازند . در حال حاضر پژوهشگران هلندی در زمینه بسته بندی های هوشمند یک گام به جلو برداشته اند . آنها بسته بندی هایی را طراحی کرده اند که به محض شروع فساد در ماده غذایی داخل بسته ، از خود ماده نگهدارنده آزاد می کند . این نوع بسته بندی که (( آزاد شدن به دستور )) نام دارد توسط یک سوییچ زیستی ، که به روش نانو فناوری ساخته شده فعال می شود .

از دیدگاه ارتش آمریکا تولید سنسور های کوچک برای جستجوی عوامل بیماری زای غذا جزء اولویت امنیت ملی محسوب می شود . با فناوری های فعلی ، آزمایش آلودگی میکروبی موادغذایی ، بین دو تا هفت روز طول می کشد . همچنینی حسگرهایی که امروزه وجود دارند برای حمل ونقل بسیار بزرگ هستند . چندین گروه از پژوهشگران در ایالات متحده در حال تحقیق در زمینه تکامل حسگرهای زیستی ای هستند که عوامل بیماریزا را سریع وآسان جستجو می کند. دلیل آنها برای این چنین تحقیقاتی این است که معتقدند (( ابر حسگر ها )) نقش بسیار تعیین کننده ای در برابر حملات تروریستی به انبار های غذایی ایفا می کنند .

مواد بسته بندی ضد میکروب نیز از دیگر دستاورد های نانوفناوری در صنعت بسته بندی مواد غذایی است و حتی در آینده می توان مواد ضد میکروب را به صورت مستقیم ، به فیلم های بسته بندی وارد نمود .

همچنین با استفاده از لایه نشانی نانو کامپوزیتی می تواند تعامل اکسیژن خارج ازبسته بندی را با غذا کاهش و یا طعم دهنده ها و نگهدارنده های غذا را افزایش داد. با استفاده از نانو حسگر ها می توان عوامل بیماریزا ، تغییرات دمایی ، ترشح و غیره را در داخل بسته تشخیص داد.

تولید غذا های ملکولی :

پژوهشگران بر این باور هستند ، که در آینده مهندسی ملکولی امکان تهیه ورشد مقادیر زیاد غذا را بدون نیاز به خاک، بذر مزرعه وکشاورز فراهم می کند و با ورود این فناوری ، گرسنگی از جهان رخت برخواهد بست . با این تفکر به جای کاشت غلات و پرورش گاوها برای بدست آوردن کربوهیدرات ها و پروتئین ، نانو ماشین ها با همان نانو بوت ، استیک یا آرد مورد نظر ما را از اتم های کربن ، هیدروژن و اکسیژن موجود در ترکیب آب یا دی اکسید کربن هوا می سازند . همچنین نانو بوت های موجود در غذا در دستگاه گردش خون به حرکت در می آیند و آن را از بقایای چربی و بیماری زاهای کشنده پاک می کنند. تولید ملکولی غذا یکی از اهداف و آرزو نانو فناوری است و به نظر می رسد که چندان به سرعت دست یافتنی نباشد . با استفاده غذا های ملکولی می توان گرسنگی را ریشه کن نمود ، محتوای تغذیه ای مواد غذایی را افزایش داد و خطر مواد حساسیت زا را در مواد غذایی حذف کرد . این امر متوسط تغییر اتمی غذا ها در آزمایشگاه اتفاق می افتد که هنوز کمی دستیابی به آن دور از ذهن نیست می نماید . مهندسین بافت در دانشگاه تورو شهر نیویورک و دانشگاه علوم پزشکی کارولینای جنوبی ایالات متحده امریکا در حل تجربه تولید گوشت با استفاده از غوطه سازی یاخته های میوپلاست ( یا همان ماهیچه ) ماهی در یک مایع مغذی برای تحریک تقسیم و تکثیر خود به خود یاخته هستند . اولین هدف این پژوهش، جلوگیر ی از گرسنگی فضانوردان در سفره های فضایی است .

برچسب گذاری و پایش :

امروزه برچسب گذاری تحت عنوان RFID که مخفف عبارت برچسب شناسایی با فرکانس رادیویی می باشد ، ساخته شده است . این برچسب ها یک تراشه مدارمجتمع می باشند که دارای یک مدار رادیوی و یک کد شناسایی تعبیه شده که در داخل خود هستند . مزیت برچسب RFID آن قدر کوچک است که می توان آن را داخل خود محصول و نه روی بسته بندی آن را جاسازی کرد . این برچسب قابلیت ذخیره سازی اطلاعات بیشتری دارد و از فاصله دور هم قابل اسکن است ( مثلا از روی جعبه های کارتن یا سایر بسته بندی ها ) ، همچنین تعداد زیادی برچسب را می توان به می توان به طور همزمان اسکن کرد . این برچسب را متوان به گوش حیوان وصل نمود و یا آن را به بدن حیوان تزریق کرد . اندازه کل برچسب حدود یک ذره خاک است . تولید کنندگان این فناوری معتقدند که (( هر نوع وسیله ای را می توان در هر در مکانی به طور خودکار شناسای نمود . ))

با استفاده از برچسب های RFID بر روی بسته بندی مواد غذایی ، صندوقدار می تواند در یک لحظه خرید یک مشتری را کنترل و همچنین اگر هم هر کدام از محصولات ، تاریخ مصرفشان گذشته بود و به مشتری یاد آوری نماید . بر چسب های RFID حتی پس از این محصول غذایی فروشگاه را ترک کرد . اطلاعات را به فروشگاه ارسال می نمایند . این امر باعث می شود فروشگاه داران از رفتار مشتریان با ماده غذایی آگاه شوند .

برچسب های دیگری در مقیاس نانو طراحی شده اند که مشابهت بیشتری با UPC code دارند که به آنها (( نانو بارکد )) گفته می شود . این برچسب از فاصله یک متری بار کد خوان خود کار ، خوانده می شوند که این روش برای خواندن بار کد در بنادر مناسب است .

برچسب گذاری مواد غذایی با روش های ذکر شده فوق به این معنی است ، که غذا تا چنگال مصرف کننده در مراحل فراوری حمل ونقل ، غذا خوری های ، قفسه فروشگاه و حتی پس از خرید آنها مشتریان توسط پایش نمود .

 افزودنی های غذایی در مقیاس نانو :

برای مثال شرکت باسف یک نوع کارتنوئید در مقیاس نانو تولید کرده است . کارتنوئیدها یک نوع افزودنی غذایی هستند که به غذاها رنگ نارنجی می دهند و به طور طبیعی در هویج و گوجه فرنگی وجود دارند . بعضی از انواع کارتنویئدها ضداکسیدکننده می باشند و در بدن به ویتامین A تبدیل می شوند . شرکت BASF این کاروتنوئید در مقیاس نانو را ، به شرکت های بزرگ تولید کننده غذا و نوشابه در سراسر جهان می فروشد تا در لیموناد ها ، آبمیوه ها ، و مارگارین ها مورد استفاده قرار می گیرد . فرمو لاسیون افزودنی ها در مقیاس نانو جذب آنها را در بدن راحت تر کرده ، همچنین زمان نگهداری آنها را افزایش می دهد . شرکت BASF همچنین کاروتنوئید صنایع دیگری به نام لیکوپن به عنوان یک افزودنی غذایی تولید کرده است . لیکوپن به طور طبیعی در گوجه فرنگی وجود دارد .

امروزه از دی اکسید تیتانیوم تولید شده در مقیا س نانو ،در پوشش های شفاف پلاستیکی مواد غذا یی به عنوان محافظت کننده از اشعه ماورای بنفش استفاده می شود . این ماده در سال 1966 توسط FDA در مقیاس میکرون به عنوان یک رنگ افزودنی غذایی به شرط آنکه در یک درصد ماده غذایی تجاوز ننماید تائید شده است و رنگ سفید درخشانی را به عنوان روکش بیسکوئیت ها و کیک ها ایجاد می کند . در مقیاس نانو این ذرات دیگر سفید نیستند بلکه شفاف می باشند . اما هنوز هم نور ماورای بنفش را مانند ترکیبات 2 TIO در مقیاس بزرگتر عبور نمی دهند .

دی اکسید سیلیکون که به نام سیلسکا نیز شناخته می شود در مقیاس نانو به عنوان (( پوشش غیرآلی خوراکی )) برای جلوگیری از رسیدن اکسیژن و رطوبت به محصولات غذایی زیر پوشش به کار می رود و بنابراین باعث افزایش مدت ماندگاری آنها می شود . این پوشش از چسبیده شدن آبنبا ت های سخت به یکدیگر ، بیات شدن کلوچه ها و وارفتن غلات صحبانه ای در شیر و سایر موارد مشابه جلوگیری می کند . ضخامت پوشش مناسب برای این نوع مواد غذایی0.5 تا 20 نانومتر است .

غذا های دارای انتشار مخصوص در بدن :

برای اینکه بدن ما بتواند از انتشار اجزای غذا در آن سود ببرد ، چه جزء ویتامین C حاصل از یک سیب و یا لیکوپن صنایع داخل لیموناد باشد ، ماده مغذی باید به محل خاصی از بدن رفته ، و وقتی به آنجا رسید فعال شود . کنترل و مهندسی انتشار مواد مغذی در بدن یکی از زمینه های تحقیقاتی نانو فناوری است . این مواد غذایی که (( غذا و دارو نامیده می شوند اجزای فعالشان توسط نانو کپسول در بدن توزیع می گردند . زیرا یکی از را ه های حفظ یک جز ء فعال غذایی ، قرار دادن آن در یک پوشش محافظ است . این پوشش را می توان طوری طراحی کرد که با تحریک شدن توسط محرک مناسبی حل شده و ماده فعال داخل آن از طریق پوشش انتشار یابد . به عنوان موسسه غذایی جورج وستون در استرالیا نوعی نان به نام نان (( تیپ تاپ اپ )) تولید کرده که حاوی روغن از اسید چرب امگا 3 حاصل از ماهی تن می باشد . اما روغن ماهی تن در داخل میکرو کپسول قرار داده شده است و بنابراین مصرف کننده طعم روغن ماهی را حس نمی کند و فقط وقتی این روغن به معده رسید و کپسول هضم شد آزاد می شود . چنین فناوری ، در مورد ماست و غذای کودک به کار گرفته شده است .

با استفاده از نانوکپسول از جنس پلیمر خوارکی می توان مزه و بوی ملکو ل های غذا را از تخریب تدریجی حفظ نمود و با این روش مدت زمان ماندگاری محصول را ، افزایش داد .

تعدادی از شرکت های غذایی بر روی غذا های دارای تداخل کار می کنند که بنا به تقاضا ی مصرف کننده ویژگی آن تغییر می یابد . به عنوان مثال نانو کپسول های که دیواره انها در بسامد های مختلف مایکروویو تخریب می شود و بنا به تنظیم سوییچ مایکروویو توسط مشتری ، طعم و رنگ ان تغییر می کند .

شرکت کرافت نیز بر روی حسگر های کار می کند که کمبود های غذا یی اشخاص را تشخیص می دهند و سپس از طریق غذا های هوشمند ، که ملکو ل های مورد نیاز تغذیه ای را آزاد می کنند به این کبود ها پاسخ می دهند . بعضی از لوازم آرایش نیز به دنبال تولید غذا آرایش کننده که با استفاده از (( نانوزوم ها )) پس از خوردن ماده غذایی در پوست از داخل بدن سوراخ های بسیار ریز ایجاد شده و مواد مورد نیاز ان مثال ویتامین E به پوست وارد می شوند .

روکش کردن آنزیم ها

یکی از دغدغه های شرکت های صنایع غذایی جهان ، نگهداری غذا و مصون نگهداشتن ان از اسیب آنزیم ها است . اگر بتوان به روشی آنزیم ها را از محیط غذایی دور کرد فرایند فساد مواد غذایی به تاخیر می افتد . با استفاده از نانو فناوری می توان با روکش کردن آنزیم ها ، آنها را از محیط فعالیت دور کرده ، مانع از اثر آنها شده . یکی از این روش ها ، روکش کردن آنزیم توسط یک ساختار پلیمری است . در این روش یک شبکه نانوکامپوزیتی را با فرایند پلیمریزاسیون در اطراف هر ملکول آنزیم ایجاد می کنند ، تا از تخریب آن جلوگیر شود . این نانو ذرات حاوی آنزیم ، قطری حدود 8 درجه سانتیگراد تا 5 ماه عمر می کنند . روکش کردن آنزیم در صنایع غذایی ، یکی از فرایند های مهم برای حفظ کیفیت و بهبود نگهداری مواد غذایی است .

غذاهای نانویی

 هدف سالم تر، ايمن تر و ماندگارتر كردن مواد غذايي پديدۀ جديدي در اين صنعت نيست و سال هاست كه دانشمندان با دستكاري و كنترل گياهان و ساير حيواناتي كه انسان از آنها تغذيه مي كند، سعي در ارتقاي كيفيت و خواص مواد غذايي دارند ؛ اما آنچه كه در اين صنعت جديد است ، امكان اعمال تغيير در مواد غذايي آماده و اضافه كردن افزودني هاي مورد نظر در اندازه هاي بسيار ريز و دستكاري محتويات فيزيكي مواد غذايي است. در مقياس نانو، مولوكول ها بيشتر از قوانين كوانتوم پيروي مي كنند تا از قوانين فيزيك در مقياس بزرگ. تركيبات غير قابل حل در آب يا روغن در مقياس نانو به راحتي حل مي‌شوند ، حتي اين امكان وجود دارد كه موادي كه عموماً پس از مصرف در معده آزاد مي شوند ، به صورت آزاد نشده به طرف روده هدايت شوند و از آنجا مستقيما جذب شده و وارد گردش خون شوند.

ساده ترين و كاربردي ترين روش اجراي اين كار، فرايند نانو كپسوله كردن است. اين تكنيك از روي عملكرد غشاي سلولي در طبيعت الگوبرداري شده است. با استفاده از اين تكنيك، بشر موفق به ساخت محفظه هاي كيسه اي شكلي در ابعاد بسيار كوچك نانويي خواهد شد كه درون آنها فضايي خالي براي مواد غذايي تعبيه شده است، لايۀ بيروني اين كپسول بسته به اينكه لازم است مواد داخل كپسول در آب يا در روغن حل شوند، طراحي مي شوند. اين كپسولها در برابر اسيد معده مقاوم هستند و بسته به ضرروت مي توانند در دهان يا در معده باز شوند. در واقع، فرآيند نانو كپسوله كردن به اين معنا است كه اين امكان وجود دارد كه مواد غذايي مفيد براي بدن بدون اينكه در فرايند ساخت در كارخانه يا هنگام پخت در آشپزخانه و يا توسط آنزيمهاي دهان و معده از بين بروند، اين كپسول ها به طور مستقيم وارد جريان خون شده و در نتيجه، جذب بدن شوند. اين كار حتي مانع از دفع بدون جذب ويتامين هاي مواد غذايي مي شود. يكي ديگر از كاربردهاي نانو كپسوله كردن اين است كه مواد غذايي مفيد ولي با طعم هاي نامطبوع مانند روغن ماهي را مي توان از طريق اين كپسول ها بدون احساس مزۀ ناخوشايند به غذا اضافه كرد.

 در حال حاضر شركت‌‌هاي زيادي مانند Nestle، Food،Hershey، Keystone و Unilever مشغول كار روي نانوغذاها هستند.
گزارش شده است Nestle و Unilever امولوسيون‌هايي از نانوذرات را كشف كرده‌اند كه باعث يكنواخت‌تر شدن بافت غذا شده، و مي‌توان در توليد محصولاتي مانند بستني از آنها استفاده كرد. ديگر پروژه‌هاي اين شركت، كار روي نانوكپسول‌هايي حاوي غذاهاي غني شده است كه مواد مغذي و آنتي اكسيدان‌ها را به تدريج به بخش‌هاي خاصي از بدن تحويل مي‌دهند. اين فناوري موادغذايي قديمي را به ذراتي در ابعاد نانو تبديل مي‌كند كه در داخل بدن رها شده و به خوبي جذب مي‌شوند. اين فناوري در غذاهاي جديد كاربرد زيادي خواهد داشت.

از نانوحسگرهايي كه به رهايش مواد شيميايي ناشي از فساد غذاها حساس هستند مي‌توان در بسته‌بندي‌هاي هوشمند استفاده كرد، تا به محض شروع خراب شدن غذا، رنگ بسته‌بندي تغييركرده، به مشتري هشدار مي‌دهد. اين سيستم به مراتب دقيق‌تر و مطمئن‌تر از فروش با تاريخ مصرف است .

يكي ديگر از شركت‌‌هاي فعال در زمينه نانوغذا، NutraLease است كه روي فناوري غذاهاي غني شده تحقيق كرده و جهت افزايش رهايش زيستي (Biodelivery) مواد غذايي، از نانوكپسول‌ها استفاده مي‌كند. اين فناوري در نوعي روغن آشپزي به‌كار برده شده است كه از استرول‌هاي گياهي به منظور كاهش جذب كلسترول و كاهش خطر بيماري‌هاي قلبي استفاده مي‌كند. بر اساس گزارشي اين فرآورده باعث كاهش حدود 14درصد ازميزان كلسترول LDL مي‌شود.
شركت Oil Fresh از اجزاي نانوسراميكي در تهيه ماهي‌تابه‌هاي رستوران‌ها استفاده مي‌كند كه باعث كاهش زمان سرخ كردن و مصرف روغن مي‌شود. استفاده از اين فرآورده به رستوران‌ها اجازه مي‌دهد كه از روغن‌هاي گياهي به جاي روغن‌هاي هيدروژنه استفاده كنند و در نتيجه ميزان چربي‌هاي ترانس كاهش يافته و غذاهاي سالم‌تري به دست مي‌آيد.

شركت ديگري به نام Voridian از تركيباتImpern نانوكامپوزيت ها در ساخت بطري‌هاي پلاستيكي نوشيدني‌ها استفاده كرده است. Impern نوعي پلاستيك است كه با نانوذرات خاك رس آميخته و پلاستيك‌هايي به سختي شيشه ولي محكم‌تر را به وجود آورده است، كه نسبت به شيشه شكنندگي كمتري دارند. لايه نانوذرات به‌گونه‌اي طراحي شده‌ كه فرار مولكول‌هاي دي‌اكسيدكربن از نوشيدني و نفوذ مولكول‌هاي اكسيژن به درون نوشيدني جلوگيري كرده، در نتيجه باعث حفظ تازگي و افزايش زمان ماندگاري محصول مي‌شود.
يكي ديگر از شركت‌هاي فعال در اين زمينه Nanocor است. اين شركت مهم‌ترين توليدكننده نانوكامپوزيت هاي پلاستيكي است. اين پلاستيك‌ها ويژگي‌هاي ويژه‌اي از جمله ايجاد مانع بهتر براي جريان اكسيژن و دي‌اكسيدكربن دارد، كه منجر به افزايش زمان نگهداري محصولات نانوكامپوزيت پلاستيك مقاوم مي‌شود. همچنين اين پلاستيك‌ها از پخش بو جلوگيري كرده، مانع جذب طعم يا ويتامين‌هاي موجود در غذا به وسيله بسته‌بندي مي‌شوند. به طور كلي طراحي مولكولي اين پلاستيك‌ها به‌گونه‌اي است كه مقاومت محصولات را در برابر آتش و ثبات ساختار آنها را در برابر حرارت بهبود مي‌بخشد. به عنوان مثال اين مواد در سبدهايي براي جوشاندن مواد غذايي و بسته‌بندي‌هايي براي استفاده در مايكروويو كاربرد دارد. نانوكامپوزيت‌هاي پلاستيكي در بسته‌بند‌ي هاي جديد مواد غذايي نيز قابل استفاده هستند .
از ديگر محصولات كليدي، حسگرهاي بويايي الكترونيكي (بيني الكترونيكي) و هم خانواده جديدتر آنها حسگرهاي چشايي الكترونيكي (زبان الكترونيكي) هستند. اين وسايل از زبان و بيني انسان تقليد مي‌كنند با اين تفاوت كه نسبت به طعم‌ها و بوهاي ناچيز حساسيت بيشتري دارند.

در حال حاضر بعضي شركت‌ها نوعي زبان الكترونيكي را به كار مي‌برند كه شامل آرايه‌اي از حسگرهاي مايع (الكترودهاي پوشش داده شده با پليمرهاي هادي) به همراه فناوري تشخيص الگويي است كه قادر به تشخيص طعم‌هاي ويژه از هم مي‌باشد. از كاربردهاي مهم اين زبان، آزمون چشايي نوشيدني‌ها مانند آب ميوه‌ها، شير، قهوه، آب معدني و نوشابه‌ها و همچنين توانايي چشيدن مواد شميايي در حد PPT است و هزينه توليد آن در حدود 50 سنت مي‌باشد. يقيناً اين زبان نقش حياتي خود را در مطالعات غذايي پيدا خواهد كرد. حسگر چشايي، در بسته‌بندي گوشت قادر به تشخيص اولين نشانه‌هاي فساد مواد غذايي بوده و با تغيير رنگ، فساد ماده غذايي را هشدار مي‌دهد.
نوع ديگر فناوري حسگرها، نانوباركدها هستند كه به وسيله شركت Nanoplex Technologies توليد شده‌اند. نانوباركدها مدل مولكولي باركدهاي سنتي است و شامل نانوذرات فلزي مي‌باشند كه اثر انگشت شيميايي قابل شناسايي و خاصي دارند و مي‌توانند از طريق يك ماشين (احتمالاً يك لامپ UV يا ميكروسكوپ نوري) تشخيص داده شوند. اين نوع باركدها مي‌توانند براي حفاظت مارك و ارزيابي غذاهايي كه در حالت عادي نمي‌شود باركدهاي سنتي را روي آنها چسباند، استفاده شود. آنها همچنين براي تشخيص پاتوژن‌ها در غذا مانند E. coli مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در حقيقت تشخيص پاتوژن‌ها از ديگر اهداف اصلي فناوري‌نانو در صنايع غذايي است.

 سوال باقیمانده

 با وجود تمام اين مزيت ها اين حقيقت كه اين ذرات بسيار ريز مي توانند از سد سيستم دفاعي بدن نيز بدون هيچ مانعي عبور كنند، موجب نگراني دانشمندان شده است. دونالد بروس شيميدان و رئيس مركز مطالعات تكنولوژي هاي جديد اسكاتلند خاطر نشان مي كند كه مشكل اينجا است كه اين ذرات بسيار كوچك در كپسول ها به راحتي قادرند از غشاي خوني ديوارۀ مغز و همچنين ديوارۀ سلول ها كه به طور معمول مواد ديگر امكان عبور از آنها را ندارند، عبور كنند. البته اين امر به اين معنا نيست كه چنين فرآيندي لزوماً خطرناك است، اما مسئله اين است كه هنوز تأثيرات آن به طور كامل مورد مطالعه و بررسي قرار نگرفته و ناشناخته است.

 نانو فیلتراسیون ، فرایند نوینی است که امروزه به علت عمل نمودن در اختلاف فشار نسبتا پایین، بازیابی خوب، میزان دفع مناسب ، هزینه های عملیاتی و سرمایه گذاری مطلوب، جایگاه ویژه ای را در زمینه جداسازی غشایی پیدا نموده است. نانوفیلتراسیون یکی اززمینه های کاربرد نانوتکنولوژی است . دلیل انتخاب این نام است که اندازه حفرات غشاهای مورد استفاده در این فرایند حدود چند نانومتر است.
از نانوفیلتراسیون می توان برای جداسازی قندهای تک ظرفیتی و بعضی نمکهای چند ظرفیتی و سایر ملکولهای آلی بسیار کوچک درمحدوده اندازه(^9- میلیون10 ­­)استفاده نمود.

نانو فیلتراسیون تکنولوژی جداکننده غشاء مایع است،که بین اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون قرار گرفته است . هنگامیکه اسمز معکوس می تواند کوچکترین مولکولهای قابل حل در رنج 0.0001 میکرون در ضخامت را حذف می کند و نانوفیلتراسیون ذرات را در رنج 0.001 میکرون حذف می کند.

نانو فیلتراسیون یک غشاء کم فشار در مقایسه با اسمز معکوس گذر کردن جزئی ماده معدنی مطلوب است.

مهمترین ویژگی فیلترها تخلخل است، به همین دلیل فیلتر را یک محیط متخلخل می نامند. سوراخ ها درصد بسیار زیادی از حجم فیلتر را در بر می گیرند و شبکه پیچیده ای از حفره ها را می سازند. روش ایجاد این حفره ها، میزان ارتباط داخـلی آنها، موقعیت آنـها، ابــعاد و شـکل آنها، خـواص محیط متخلـخل را شــکــل می دهند. تخلخل در خواص دیگری مانند عبور دهی حرارتی یا حایل حرارتی تاثیر دارد. بنا به تعریف تخلخل نسبتی از حجم محیط متخلخل است که شامل فضای خالی می باشد. رابطه به بیان دقیق میزان تخلخل اشاره دارد.

نانوفیلتراسیون برای نرم کردن و جداسازی مواد آلی طبیعی استفاده می شود و شامل ذرات محدود به ابعاد بزرگتر از ۰.۰۰۱ میکرون می شود. نانوفیلتراسیون  از نظر هزینه انرژی و دفع یون و ابعاد سوراخ در بین روشهای دیگر شرایط بهینه ای را ایجاد کرده است. با یک نانوفیلتر می توان میزان غلظت یک باکتری را در یک محصول غذایی محلول به صفر رساند. البته این فرایند تنها به کمک یک لایه صورت نمی گیرد، بلکه مجموعه از خصوصیات از لایه های مختلف با محوریت یک لایه اصلی فرایند فیلتراسیون را کامل می نمایند.

تصفيه آب به کمک نانوذرات

نانوذرات لانتانيوم فسفات را از محيط‌هاي آبي جذب مي‌کند. به‌کارگيري اين نانوذرات در حوضچه‌ها مي‌تواند به طور مؤثري فسفات موجود را از بين برده و در نتيجه از رشد جلبک‌ها جلوگيري نمايند. تحقيقات دانشگاه Lehigh آمريکا نشان مي‌دهد که نانوپودرها مي‌توانند به عنوان ابزاري مناسب براي پاکسازي خاک‌هاي آلوده و آب‌هاي زيرزميني استفاده شوند. نانوذرات آهن موجب اکسيده و درهم شکستگي ترکيبات آلوده کننده مانند تري‌کلرواتيلن، تتراکلريد کربن، ديوکسين‌ها وPCB ها شده، آنها را به ترکيبات کربني با درجه سميت بسيار پايين‌ تبديل مي‌کند .
براي از بين بردن اغلب فلزات سنگين موجود در آب، روش تصفيه کاتاليزوري گزينه مناسبي نيست، بنابراين محققان به جاي آن از روش‌هاي جذب روي پليمرها و يا ذرات افزودني استفاده مي‌کنند. آرسنيک از آلاينده‌هاي بسيار سمي رايجي است که هم به طور طبيعي و هم به شکل پساب‌هاي بشري باعث آلودگي آب مي‌شود. مصرف اين ماده سبب افزايش سرطان‌هاي مثانه و روده‌ مي‌شود. در سطح جهان آمار مسموميت با آرسنيک بسيار بالا است و در بسياري از کشورهاي در حال توسعه مانند بنگلادش که بيش از 10 تا 20 درصد جمعيت آن دچار مسموميت با آرسنيک شده‌اند، يک فاجعه بهداشتي تلقي مي‌شود. اغلب آلايندگي‌هاي ناشي از آرسنيک به کشورهاي جهان سوم اختصاص دارد. به اين ترتيب نياز شديدي به فناوري‌هاي نوين احساس مي‌شود تا بتوان آلاينده‌هاي فلزي سنگين مانند آرسنيک را از آب آشاميدني حذف کرد. به همين منظور محققان دانشگاه رايس، از نانوبلورهاي مغناطيسي به عنوان هسته اصلي سيستم‌هاي تصفيه جديد استفاده کرده‌اند.
سطوح معدني آهني نه تنها تمايل شديدي به جذب آرسنيک دارند، بلکه با انتخاب اندازه مناسب مي‌توان به راحتي اين ذرات مغناطيسي را به واسطه جداسازي مغناطيسي از آب جدا کرد. نانوذرات همان کارايي توده آهني را در جذب آرسنيک دارند. در واقع نه تنها ظرفيت جذب آرسنيک آنها بالاتر است، بلکه به محض قرار گرفتن اين ماده در کنار نانوذرات جدا کردن آنها سخت مي‌شود. در نظر گرفتن تمام اين نتايج، نشان مي‌دهد که نانوذرات مغناطيسي جاذب‌هاي بسيار کارامدي براي آرسنيک خصوصاً در pH پايين هستند و خاصيت جذبي غيرقابل برگشت آنها مخزن مناسبي را براي جمع‌آوري آلاينده‌ها فراهم مي‌کند.

 آب تصفيه‌شده به وسيله نانوفيلتراسيون به اندازه آب‌معدني تصفيه‌شده ارزش دارد. با استفاده از نانوفيلتر، مواد معدني لازم براي سلامت انسان در آب باقي مانده و مواد سمي و مضر، از آن حذف مي‌شود. نانوفيلتراسيون يک روش مفيد بين روش‌هاي اسمز معکوس و اولترافيلتراسيون است. اولترافيلتراسيون به دليل بالاتر بودن مقدار آلاينده‌هاي معدني و قليايي نسبت به حد مجاز و روش اسمز معکوس به دليل توليد خلوص بيش از حد محصول و بالا بودن قيمت داراي نقايصي هستند.

دانشمندان دانشگاه باناراس (Banaras) روش ساده‌اي براي توليد فيلترها با استفاده از نانولوله‌هاي کربني توسعه داده‌اند که قادر به حذف مؤثر آلاينده‌هاي ميکرو‌ و نانومقياس از آب و نيز حذف هيدروکربن‌هاي سنگين از نفت خام است. استفاده از نانولوله‌هاي کربني در ساخت فيلترها سبب سهولت در تميز کردن، افزايش استحکام، قابليت استفاده مجدد و مقاومت آنها در برابر گرما مي‌شود. اين فيلترها داراي دقت بسيار مناسبي در کاربردهاي مختلف هستند، به عنوان مثال قادرند پوليوويروس‌هايي با اندازه 25 نانومتر را به خوبي پاتوژن‌هاي بزرگ‌تري مانندE. Coil و باکتري‌هاي استافيلوکوک ، از آب حذف نمايند . نانوفيلتراسيون داراي مزايايي مانند قيمت پايين، و کنترل مقدار کاهش آلاينده‌ها در آب تصفيه شده است.

یکی از کاربردهای غشاهای نانوفیلتر، جداسازی اسید لاکتیک از آب پنیر می باشد. اسید لاکتیک یکی از بزرگترین و ارزشمندترین نگهدارنده های مواد غذایی است و دارای قیمت بالایی است. مطالعات میزان دفع اسید لاکتیک از غشاهای نانوفیلتر می تواند به پیش بینی خصوصیات این غشاها و بهینه کردن آن کمک نماید. بررسی مدل ریاضی انتقال جرم اسید لاکتیک و سایر یونهای که رفتاری مشابه اسید لاکتیک دارند مانند یون سدیم بسیار مهم است، زیرا با کاربرد آن در آزمایشات تجربی می توان به محصولی با درجه خلوص بالاتری دست یافت.

 همچنین از نانوفیلتراسیون در بهبود رنگ چای نیز استفاده می شود،به این صورت که:

‌سیلتراسیون:اين فرآيند در سه مرحله استخراج عصاره چاي، کاتيون زدايي و نانوفيلتراسيون انجام مي‌شود.
جهت استخراج عصاره چاي سبز، برگ‌هاي چاي را درون اسيد رقيق اسيد اسکوربيک و اسيد سيتريک ريخته و پس از مدتي چاي را از محلول اسيد جدا مي‌کنيم. سپس چاي را درون محلول اسيدي ديگري از اسيدهاي فوق با نسبتي متفاوت ريخته و پس از مدتي دوباره چاي را از درون محلول اسيدي خارج مي‌کنيم، اين دو محلول اسيدي، عصاره برگ را از آن استخراج مي‌کنند. حال دو محلول اسيد را با هم آميخته و با استفاده از رزين‌هاي جدا کننده کاتيوني داراي گروه‌هاي دي وينيل بنزن و استايرن‌هاي داراي کوپليمرهاي سولفانته شده، عمل کاتيون‌زدايي را انجام مي‌دهيم. رزين‌هاي داراي گروه‌هاي سولفونيک‌اسيد نيز در افزايش کارايي سيستم مؤثر مي‌باشند.
پس از مرحله کاتيون زدايي، ميزان کاتيون‌هاي کليسم، منيزيم، منگنز، آلومينيوم، روي و آهن به کمتر از10ppm در عصاره چاي سبز خواهد رسيد. افزايش دماي محصول در هنگام کاتيون‌زدايي در کاهش کاتيون‌ها نقش ويژه‌اي دارد. در پايان جهت زدودن ناخالصي‌هاي موجود در عصاره چاي سبز، آن را از درون يک صفحه پليمري داراي نانوغشاء، عبور داده تا در نهايت رنگ و کفيت عصاره بهبود يابد.

در نانو فيلتراسيون جدا سازي براساس اندازه مولكول صورت مي‌گيرد و فرآيندي فشاري است. اساساً اين روش جهت حذف اجزاي آلي نظير آلوده كننده‌هاي ميكروني و يونهاي چند ظرفيتي مي‌باشد. از ديگر كاربردهاي نانو فيلتراسيون مي‌توان به حذف مواد شيميايي كه به منظور كشتن موجودات مضر به آب اضافه شده اند، حذف فلزات سنگين، تصفيه آبهاي مصرفي، رنگ زدايي و حذف آلوده كننده ها و حذف نيترات ها اشاره كرد.

نانو کپسولها و تولید آنها از کازئین