1c) La fotonica. Recentemente si sono avute alcune importanti innovazioni sui trasduttori dei sensori, che rappresentano la parte misurante, che non sono più di tipo elettrico ma ottico. I sensori basati sui trasduttori ottici non necessitano di alimentazione elettrica e possono essere alimentati e / o letti mediante radiazione ultravioletta, visibile oppure infrarossa. Un posto particolare all’interno di questa categoria è occupato dai trasduttori ottici integrati nel silicio, che danno luogo ai “sensori fotonici”. Questi sensori hanno due caratteristiche importanti:

• bassi costi di produzione:
• c’è la reale possibilità che in futuro vengano prodotti su larga scala, in quanto si possono applicare le stesse attrezzature e metodologie utilizzate per i dispositivi elettronici convenzionali al silicio.

Quindi, grazie ai loro significativi vantaggi in termini di costo, dimensioni ed energia, i sensori fotonici a base di silicio offrono la possibilità di diventare la valida alternativa commerciale alle tecnologie tradizionali.

1d) Le biotecnologie. I componenti degli organismi viventi, come le cellule, gli anticorpi e gli enzimi funzionano come dispositivi di rilevamento naturali. Recenti scoperte nel campo delle biotecnologie hanno permesso l’isolamento e la purificazione di tali componenti, consentendo con ciò la loro integrazione nei cosiddetti “biosensori”. Quindi i biosensori possono essere considerati come un particolare tipo di sensori in cui il recettore contiene componenti biologici. I componenti più usati sono: il DNA, gli enzimi, gli anticorpi, i microrganismi (batteri, lieviti, funghi, piante e cellule animali) e i tessuti biologici. Le sostanze comunemente identificate e quantificate dai biosensori sono: zuccheri, aminoacidi, alcoli, lipidi, nucleotidi, ecc. La società Scheelite Technologies LLC ha messo a punto un biosensore flessibile per la rilevazione di agenti patogeni nella frutta deperibile e nel vino. Tuttavia, questo è un esempio ancora isolato: fino ad oggi, la maggior parte dei biosensori sviluppati per applicazioni alimentari richiede ulteriori ricerche per integrarli nel packaging alimentare. I principali problemi ancora da risolvere sono:

– l’immobilizzo dei componenti biologici nel recettore;

– la prevenzione della denaturazione o della degradazione dei componenti biologici in funzione di particolari condizioni ambientali (pH, radiazioni, temperatura, umidità, stress meccanico);

– la messa a punto di processi di produzione veloci, efficaci, riproducibili su larga scala e convenienti.

1e) I nasi elettronici. I sensori tradizionali sono progettati per essere altamente selettivi, cioè sensibili a determinati composti. C’è però un grande interesse per un sistema in grado di rilevare più composti presenti. Questo sistema è chiamato “naso elettronico” ed è costituito da una serie di sensori, ognuno dei quali con una sua specificità. I dati provenienti dai singoli sensori vengono trattati con metodi statistici, che consentono il riconoscimento dei sapori e degli odori anche in miscele complesse. Le scoperte scientifiche precedentemente descritte nei settori dell’elettronica stampata, delle nanotecnologie, della fotonica e delle biotecnologie potrebbero contribuire allo sviluppo di una nuova generazione di nasi elettronici più economici e più piccoli. Questi potrebbero essere integrati nel packaging alimentare, in sostituzione o in alternativa agli attuali sistemi di “nasi” che sono grandi, costosi e piuttosto rigidi, usati per scopi di ricerca o nell’industria alimentare per il controllo dei processi di produzione.

2) Gli indicatori forniscono informazioni immediate visibili ad occhio nudo, di natura qualitativa (o semi-quantitativa) mediante un cambio di colore oppure una variazione dell’intensità di colore oppure mediante la diffusione di un colorante lungo un percorso rettilineo. A differenza dei sensori, non possono fornire informazioni precise su concentrazione, temperatura, ecc. né possono memorizzare i dati delle misure. Tuttavia, sono sistemi a basso costo e semplici; nella maggior parte dei casi, l’unico requisito di un indicatore è che le variazioni osservate siano irreversibili, perché, in caso contrario, ciò può falsare le informazioni. Di tutte le tecnologie fin qui descritte, gli indicatori possono essere considerate le tecnologie più mature e commercialmente più valide da inserire negli imballaggi intelligenti. Tra gli indicatori già disponibili in commercio troviamo gli indicatori di gas, freschezza e tempo-temperatura, descritti di seguito.