智能包裝的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及應用前景

羅俊杰 宋陽曦 申展 易立

1.西南技術(shù)工程研究所 重慶 400039

2.陸軍裝備部駐重慶地區(qū)第六軍代室 江蘇宿遷 400042

1 智能包裝的技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)型智能包裝

結(jié)構(gòu)型智能包裝指通過增加或改進部分包裝結(jié)構(gòu)，而使包裝具有某些特殊功能和智能型特點，此類包裝問世初期主要應用于醫(yī)藥包裝領域，現(xiàn)已擴展到飲料、食品、電商等更多領域[1]。BAS公司專門設計的一種用于農(nóng)藥產(chǎn)品的顯竊啟智能包裝見圖1。該包裝頂部是一個可取下的配套量杯；量杯下部是醒目的黃色冠蓋；冠蓋外側(cè)設計有白色T型塑料封條（圖1a）。取用藥品時，首先要取下配套量杯（圖1b.i）；然后扯斷垂直方向的T型塑料封條（圖1b.ii）；接著旋開黃色冠蓋，此時會進一步破壞水平方向的T型塑料封條（圖1b-iii）；最后倒出農(nóng)藥（圖1b-iv）。雙重的防竊啟設計很好地解決了農(nóng)藥包裝被不當使用的問題。

圖1 顯竊啟包裝

1.2 基于RFID的信息型智能包裝

FID是一種利用無線射頻進行非接觸雙向通信的識別技術(shù)，它通過射頻信號識別并處理商品的相關信息，進而完成對產(chǎn)品的識別或控制功能。RFI通常由2個重要組件組成：RFID標簽和RFID讀取器，其工作原理見圖2。首先須將RFID標簽貼于外包裝上；當帶有RFID標簽的包裝件進入磁場感應區(qū)后就會產(chǎn)生感應電流，借此將信息無線發(fā)送給RFID讀取器；讀取器將收到的信息上傳至RFID電腦終端，經(jīng)電腦分析處理后的數(shù)據(jù)又可反饋給RFID標簽。這些數(shù)據(jù)一方面供消費者了解產(chǎn)品信息，另一方面又可供生產(chǎn)商遠程掌握產(chǎn)品狀況，從而更好地調(diào)整銷售策引。

1.3 功能材料型智能包裝

功能材料型智能通常采用光電、溫敏、濕敏、氣敏等功能材料對環(huán)境因素具有識別和判斷功能，美國開發(fā)了很多實用的功能材料型智能包裝，如光學涂料試驗中心和PA技術(shù)公司研制出在外力作用下會變色的塑料薄膜，一旦薄膜被動用，就會變色，提供警示信號。美國國際造紙公司采用以色列能量紙公司開發(fā)的超薄柔軟電池，可像油墨一樣印在包裝上增加燈光、聲音等特殊效果吸引消費者[2]。

2 智能包裝目前的困境

2.1 標準混亂或缺失

目前國際上關于智能包裝的標準有很多，如ISO，IEC，EOC.Global，UID，AIM-global，IP-X等，這些標準目前各行其道，難以統(tǒng)一，而我國目前尚無官方的智能包裝技術(shù)標準。這種現(xiàn)狀使得智能包裝開發(fā)和應用定位都比較混舌。不論是互不統(tǒng)一的國際標準還是暫時缺失的國內(nèi)標準，都造成智能包裝很難保護自身的技術(shù)、經(jīng)濟和安全利益，嚴重制約了其發(fā)展前景。

圖2 RFID工作原理

2.2 成本過高

智能包裝作為一種新興事物，由于技術(shù)等原因?qū)е轮悄馨b成本目前尚未達到大眾水平。例如，市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前酶促型、聚合型和擴散型TTI的成本分別約為0.5元/個、1元/個和2元/個。再如RFID標簽目前的主要成本包括：標簽芯片約0.5美分（按600美元/12萬個計），標簽天線約1美分，標簽嵌入材料約1美分，合計3美分，折合人民幣約0.2元?？梢娔壳暗膬r格水平對商家而言尚有壓力，這也是造成目前智能包裝推廣困難的主要原因。

3 智能包裝的發(fā)展趨勢

3.1 標準化

技術(shù)標準是行業(yè)發(fā)展的指導性文件，因此，政府及相關行業(yè)人員應積極做出調(diào)整，建立體系化的智能包裝標準，來指導和監(jiān)管智能包裝行業(yè)的健康快速發(fā)展。

3.2 低廉化

高成本已成為妨礙智能包裝發(fā)展的主要因素之一。智能包裝何時真正在價格上達到親民水平，何時才能全面普及。通過技術(shù)的提升、人才的引入等手段從源頭不斷降低成本是智能包裝未來發(fā)展的必然趨勢。

3.3 網(wǎng)絡化

智能包裝的任務之一是監(jiān)測包裝內(nèi)容物的各種信息。伴隨著RFID、NFC、TTI、二維碼、智能傳感器等技術(shù)的進一步發(fā)展，智能包裝將更多地由智能組件、互聯(lián)網(wǎng)及包裝件三要素構(gòu)成。屆時智能包裝將更準確及時地反饋產(chǎn)品信息，并傳遞給后臺大數(shù)據(jù)庫進行分析與管理，從而實現(xiàn)產(chǎn)品與數(shù)據(jù)的交互管理，真正實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡化；包裝件本身將僅作為一種智能載體而存在。

4 智能包裝應用前景

4.1 食品藥品安全領域

因智能包裝不僅可以保護產(chǎn)品，還具有防偽溯源的作用，故其在對安全問題倍加重視的食品藥品行業(yè)得到廣泛應用。國內(nèi)許多企業(yè)已引進智能包裝技術(shù)，逐步實現(xiàn)產(chǎn)品的全程追溯[3]。

4.2 現(xiàn)代化物流領域

近年來我國物流業(yè)尤其是外賣及其他冷鮮食品行業(yè)發(fā)展迅速，這對智能包裝提出了更高的要求。物流業(yè)借助智能包裝的全程追蹤系統(tǒng)對食品的運輸路線和運輸過程中產(chǎn)品信息進行實時監(jiān)控管理，及時掌握產(chǎn)品貨架期及產(chǎn)品庫存問題，優(yōu)化庫存，整合資源，實現(xiàn)物流業(yè)的智能化管理體系。

5 結(jié)語

綜上所述，結(jié)構(gòu)型智能包裝通過改進或增強包裝的部分結(jié)構(gòu)，使包裝更具安全性、可靠性或便捷性；信息型智能包裝普遍運用射頻識別或二維碼技術(shù)，能夠智能地記錄或反饋產(chǎn)品信息；因可直觀地反映食品新鮮度，功能材料型智能包裝被廣泛應用于食品包裝領域，變色型包裝和發(fā)光型包裝是其主力軍；結(jié)合3D打印或虛擬現(xiàn)實技術(shù)的包裝是新型智能包裝的代表，其在增加產(chǎn)品附加值和交互性方面具有優(yōu)勢。智能包裝是未來包裝的發(fā)展方向，市場潛能巨大，我國應在智能包裝研究特別是理論研究上投入更多資源。