بطری های PET در شناسایی RFID

بطری های هوشمند پلی اتیلن ترفتالات در شناسایی فرکانس رادیویی

فناوری شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) در ایجاد تحول در زنجیره تامین مواد غذایی و مبارزه با زباله های جهانی بسیار مهم است. با این حال، این فناوری به دلیل اثرات مخرب روی برچسب ها ناشی از خواص دی الکتریک غذا و مواد تشکیل دهنده، ترکیبات شیمیایی و بسته بندی آنها همواره با چالش هایی مواجه است. هدف از این مقاله بررسی اثرات بسته بندی و محتویات نوشیدنی بر عملکرد برچسب RFID است. سه برچسب تجاری فرکانس فوق العاده بالا (UHF) RFID موجود در بازار با طرح های مختلف روی پلی اتیلن ترفتالات (PET) باهدف ارزیابی عملکرد برچسب ازطریق حساسیت، پراکندگی و محدودیت در خوانش به دلیل وجود محلول های مختلف آب و نوشیدنی های تجاری موجود آزمایش شدند. نتایج به دست آمده تاثیر قابل توجه نوع نوشیدنی و طراحی برچسب بر عملکرد RFID را نشان دادند. همچنین، این یافته ها نشان دادند که این 3 برچسب سازگارترین و خواناترین برچسب ها در بین محتویات مختلف نوشیدنی بود که در آن مورد آزمایش قرار گرفتند. این برچسب ها منجر به حساسیت از 0.49- تا 2.01- دسی بل متر، پراکندگی از 38.16- تا 43.59 دسی بل متر و محدوده خوانش از 1.58 تا 1.88 متر شد در حالی که برچسب 1 بهترین عملکرد را در حضور یک بطری خالی PET با حساسیت 20.78- دسی‌ بل متر، پراکندگی برگشتی 23.65- دسی بل متر و محدوده خوانش 16.34 متر بود. از نتایج حاصل از این مطالعه می توان برای تحقیقات بیشتر به منظور توسعه یک مدل ریاضی که عملکرد برچسب RFID را براساس ترکیب غذا پیش بینی می کند استفاده کرد. این مدل همچنین برای طراحی برچسب ها، درعین سادگی پذیرش بسته بندی هوشمند باهدف ردیابی مواد غذایی مفید خواهد بود.

درطول سالیان، بسته‌بندی سنتی توانسته است محصولات غذایی را با تضمین حفاظت و نگهداری از کالا به مشتریان تحویل دهد. با این وجود، در دو دهه اخیر تغییرات اجتماعی و حمل و نقل متعددی ارائه شده است که تاثیر قابل توجهی بر زنجیره های تامین داشته و زنجیره تامین مواد غذایی را نیز تغییر داده است. یکی از این اختلالات همه گیری کووید-19 بود که توزیع در زنجیره های عرضه مواد غذایی را تغییر داده و نیازمند پیشرفت‌های جدید در سیستم‌های بسته‌بندی پیشرفته است. امنیت غذا نقش حیاتی در سلامت عمومی دارد. مقررات مربوط به کیفیت غذا از مصرف کنندگان در برابر انواع بیماری های ناشی از غذا و عوارض پیش بینی نشده ناشی از از آلودگی محافظت می کند. ضایعات مواد غذایی یکی دیگر از مسائل مهمی است که گریبانگیر زنجیره تامین مواد غذایی است. مشاهده شده است که بسته بندی هوشمند مبتنی بر RFID می تواند به مدیریت موثر مواد غذایی فاسد شدنی با سنجش تغییرات در نشانگرهای زیستی به منظور ارزیابی های دقیق و درنتیجه کاهش ضایعات مواد غذایی کمک کند. از لحاظ تاریخی، هدف از بسته بندی مواد غذایی جلوگیری از تخریب و آلودگی است و همچنین اینکه به عنوان یک مانع درمقابل تنش های شیمیایی و مکانیکی عمل کند. بسته بندی مواد غذایی از یک مانع غیرفعال به یک عامل فعال تر در حفظ و ردیابی درطول زنجیره تامین تبدیل شده است. شرکت هایی غذایی به دنبال تقویت مدیریت زنجیره تامین و تدارکات خود باهدف تضمین بالاترین سطح کنترل هستند. دستیابی به این امر می تواند کارایی مسیر و ردیابی را بهبود بخشیده و موجب بهبود کیفیت، امنیت مواد غذایی و مزایای اقتصادی شود.

سیستم های نوآورانه و مقرون به صرفه و همچنین فناوری هایی بسیاری توسعه یافته اند تا امکان تولید و ذخیره سازی داده ها در یک آیتم یا چند آیتم تضمین کنند که درک بیشتری از زنجیره عرضه را ارائه می دهد. به همین منظور، زنجیره تامین باید شناسایی سطح اقلام را از دانه بندی در اولویت قرار دهد. این تنها در صورتی امکان پذیر است که با یک هویت منحصر به فرد همراه باشد تا بتواند به راحتی و کارآمد ازطریق زنجیره عرضه شناسایی شود. قبل از این سیستم های شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) بهینه شده با نظارت واقعی فناوری‌ها در ردیابی بسیاری از زنجیره‌های تامین ازجمله پوشاک، الکترونیک، داروسازی و مواد غذایی کاربرد داشته اند. در این موارد، سیستم فرکانس فوق العاده (UHF) RFID محبوب ترین است. توانایی این فناوری در مدار چاپ یکپارچه (IC) و توانایی رقابتی آن در خواندن مسافت های طولانی تر است که آن را به انتخاب اصلی در بهبود دید زنجیره تامین تبدیل می کند. با این حال، برای کمک به تصویب این فناوری، چندین چالش را باید برطرف کرد. عوامل متعددی به شدت قابلیت برداشت انرژی برچسب های RFID را تحت تاثیر قرار می دهند عبارتند از مواد، شکل، ترکیب، اندازه بسته بندی و حتی محتویات داخل بسته بندی. یک مسئله در استفاده UHF RFID در سطح آیتم، ناتوانی سیستم در کارکرد مؤثر در هنگام تماس با انواع مختلف مواد بستر است. چالش دیگر مربوط به هزینه ها است. اگرچه معرفی RFID در زنجیره تامین مواد غذایی کشاورزی موجب افزایش بهره وری می شود، اکثر شرکت ها به دلیل داشتن هزینه های اضافی تصمیم به استفاده از آن نمی گیرند. علاوه براین، ادغام یک سیستم ردیابی مبتنی بر UHF RFID در صنایع غذایی و نوشیدنی نشان دهنده چالشی است که نه تنها به دلیل ترکیب خارجی بسته بندی، بلکه به سبب محتوای بالای آب در مواد غذایی به طور قابل توجهی بر عملکرد RF تاثیر می گذارد.

نتیجه گیری و جمع بندی

در این مطالعه RFID به عنوان توانمند کننده بسته بندی هوشمند با قابلیت ارائه اطلاعات واقعی محصول، از مزرعه تا سفره غذایی، معرفی شده است که امنیت و اصالت محصول را تضمین می کند. فناوری RFID در ترکیب با حسگرهایی مانند تشخیص دما می‌تواند به شناسایی آسیب های محصول به دلیل قرار گرفتن در معرض دمای مضر کمک کند. این اطلاعات همچنین می‌تواند به مدیران در انجام اقدامات اصلاحی و پیشگیرانه، در نتیجه کاهش ضایعات مواد غذایی نیز کمک کند. اگرچه مطالعات قبلی تاثیر محلول های آبی بر عملکرد RFID را بررسی کرده اند، اما بر وجود تردیدهایی در درک اینکه چگونه محصولات غذایی به طور خاص بر عملکرد برچسب ازجمله حساسیت، پراکندگی برگشتی و محدوده خوانش بسته‌بندی‌های مجهز به UHF RFID تاثیر می گذارند اصرار دارند. این مطالعه با آشکار کردن از یک جنبه بدیع، چگونه محصولات غذایی با فناوری UHF RFID در تعامل هستند، به مجموعه دانش موجود و در نتیجه افزایش درک ما از تاثیر آنها بر عملکرد بسته بندی‌های مجهز به RFID کمک می کنند. در این مطالعه، سه تگ مختلف تجاری UHF RFID در بطری‌های PET پر شده با ترکیبات شبیه سازی شدۀ آب سیب و پرتقال و همچنین آب میوه‌های تجاری معادل آنها استفاده شد. پارامترهای اصلی عملکرد همچون حساسیت برچسب، محدوده خوانش و الگوهای جهت گیری نیز تعیین شدند. در اینجا ما روی PET به عنوان یکی از بسته بندی اصلی مورد استفاده برای نوشیدنی تمرکز کردیم. ما همچنین از آب سیب و پرتقال حاوی ساکارز و اسید سیتریک که می توانند بر خواص دی الکتریک محصول و عملکرد RFID تاثیر بگذارند نیز استفاده کردیم. نتایج به دست آمده از این مطالعه بر اهمیت طراحی برچسب RFID در کاربردهای خاص و نشان دادن تاثیر قابل توجه مواد بر عملکرد تگ RFID تاکید دارند. اگرچه این 3 برچسب در بین موارد آزمایش شده به عنوان بهترین تگ شناخته شد اما برچسب مناسبی برای استفاده جهانی بسته بندی های مختلف پر شده از نوشیدنی‌های مختلف نیست. اگرچه این مطالعه یک برچسب قطعی "با بهترین عملکرد" برای بسته بندی مواد غذایی معرفی نمی کند اما زمینه را برای کاوش سازندگان برچسب و کارشناسان بسته بندی در آینده فراهم می کند. عدم وجود برچسب جهانی RFID یک چالش فنی اساسی در کاربردهای زنجیره تامین مواد غذایی ایجاد می کند. پژوهش های آینده شامل نمونه‌های بزرگتر و مواد متنوع خواهد بود که در راستای توسعه مدل های پیش بینی قوی بسیار مهم است. این تلاش نه تنها طراحی برچسب RFID برای مواد غذایی و نوشیدنی ها را تعریف می کند بلکه نقشی اساسی در بهبود امنیت مواد غذایی، کاهش ضایعات مواد غذایی و بهینه سازی کارایی زنجیره تامین، به ویژه در صنایع حیاتی مانند غذایی و دارویی دارد.