智能包裝的現(xiàn)狀及未來(lái)展望

郭凱雯，劉 碩，楊洪蘇，劉芮銘

（1.天津科技大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457；2.天津科技大學(xué) 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，天津 300457）

1 有關(guān)智能包裝

智能包裝行業(yè)目前正在迅速發(fā)展，具有巨大的潛力市場(chǎng)。有關(guān)專家給出了智能包裝比較權(quán)威的定義：在包裝、商品或商品-包裝組合中有一集成化元件或一項(xiàng)固有特性，利用該元件或特性將符合特定要求的職能成分賦予商品包裝的功能中，或體現(xiàn)于商品本身的使用中。智能包裝具有感知、檢測(cè)等多種功能，賦予了包裝在保護(hù)產(chǎn)品、信息處理和服務(wù)等方面的能力，拓展了包裝的功能，提升了產(chǎn)品的附加值。

在推動(dòng)包裝工業(yè)發(fā)展方面，我國(guó)明確和規(guī)劃了發(fā)展重點(diǎn)。智能包裝是一種新型包裝技術(shù)，盡管我國(guó)在智能包裝上的技術(shù)上還有些不足之處，但隨著一些智能材料和智能技術(shù)的不斷發(fā)展，以及國(guó)家的一系列政策支持，有了很大的進(jìn)步。21 世紀(jì)以來(lái)，RFID 包裝、TTI 包裝、活性包裝和發(fā)光包裝等逐漸進(jìn)入人們的視野，智能包裝有著很大的發(fā)展趨勢(shì)，成為包裝領(lǐng)域的重要部分。

2 智能包裝的分類

根據(jù)智能包裝工作原理的不同，可大致分為功能材料型智能包裝、結(jié)構(gòu)型智能包裝、信息型智能包裝和其他型智能包裝4 類；根據(jù)應(yīng)用范圍的不同，分為食品智能包裝、藥物智能包裝和生活用品智能包裝等3 類。

2.1 功能材料型智能包裝

功能材料型智能包裝是將新型材料融合到包裝中，使包裝具有感知和識(shí)別的功能，并且滿足被包物的特殊要求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的有效監(jiān)控和防護(hù)[1]。由于功能材料智能包裝涉及到材料的研發(fā)，因此研發(fā)周期較長(zhǎng)。美國(guó)公司研制出能夠變色的塑料薄膜，用來(lái)標(biāo)記產(chǎn)品是否被開封；以色列能量紙公司研發(fā)的超薄柔軟電池，通過印刷增加在視覺、聽覺上的效果，進(jìn)而吸引消費(fèi)者；還有智能溫感勺子，可以通過顏色的變化來(lái)判斷溫度。

2.2 功能結(jié)構(gòu)型智能包裝

結(jié)構(gòu)型智能包裝是指利用結(jié)構(gòu)原理，通過改變、增加部分結(jié)構(gòu)，使包裝能夠?qū)崿F(xiàn)某方面的功能，以提高產(chǎn)品的便捷性等。自動(dòng)冷卻、自動(dòng)加工或自動(dòng)報(bào)警等都是結(jié)構(gòu)型智能包裝的表現(xiàn)。比如日本自加熱清酒罐和雀巢公司推出的330mL 自動(dòng)加熱牛奶咖啡罐[2]，采用的正是結(jié)構(gòu)型智能包裝，目前市面上的自動(dòng)加熱蛋的包裝等也屬于結(jié)構(gòu)型智能包裝。

2.3 信息型智能包裝

信息智能包裝即電子信息組合包裝，夠通過技術(shù)來(lái)反映內(nèi)裝物的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及銷售過程中的相關(guān)信息。由于信息型智能包裝以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，因此被認(rèn)為是未來(lái)最有發(fā)展?jié)摿Φ陌b類型之一。RFID 智能標(biāo)簽和時(shí)間溫度、新鮮度兩種指示卡，是目前市面上應(yīng)用十分廣泛的智能包裝標(biāo)簽。其中RFID和NFC 是主要代表。

RFID 是一種非接觸式的技術(shù)，能在一定程度上提高管理的效率及準(zhǔn)確率，操作簡(jiǎn)單快捷。由電子標(biāo)簽、天線、閱讀器和通訊系統(tǒng)4 個(gè)部分組成，主要應(yīng)用于物流和防偽。服裝業(yè)如ZARA，是首先將RFID 應(yīng)用于檢測(cè)的服裝品牌。零售商采用這項(xiàng)技術(shù)最大的原因在于防止ZARA 品牌衣服流入其他市場(chǎng)，保證品牌渠道的安全性。高頻RFID 技術(shù)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)庫(kù)存，解決一些服裝行業(yè)一直以來(lái)存在的問題?，F(xiàn)如今，消費(fèi)者更愿意在數(shù)字化產(chǎn)品互動(dòng)交流方面花更多的時(shí)間，并期望以非接觸的方式與產(chǎn)品互動(dòng)。由于RFID 具有信息感應(yīng)的特點(diǎn)，不需要人工操作，可以節(jié)省大量的人力，節(jié)約成本?？梢灶A(yù)測(cè)，在未來(lái)每個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品都會(huì)應(yīng)用上RFID 標(biāo)簽技術(shù)。NFC 即近距離無(wú)線通訊技術(shù)，是由RFID 和互聯(lián)技術(shù)結(jié)合而來(lái)的，能夠?qū)崿F(xiàn)防偽、電子票務(wù)和移動(dòng)支付等功能。NFC 無(wú)需掃描，操作簡(jiǎn)單，輕松安全。目前多家企業(yè)如華為、小米等手機(jī)產(chǎn)品支持NFC 技術(shù)，NFC 在多種領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要的作用。

3 智能包裝的應(yīng)用

智能包裝是光電、計(jì)算機(jī)、化學(xué)、生物、印刷和包裝等多個(gè)領(lǐng)域融合的產(chǎn)物。由于智能包裝能夠感知、檢測(cè)環(huán)境與記錄信息，利用這些功能可以檢測(cè)食品的新鮮程度，防止藥物過期和鑒別藥物真假，因此廣泛應(yīng)用在包括電子產(chǎn)品、食藥、化妝品和生活用品等行業(yè)。

如今許多國(guó)際公司正在進(jìn)行各種新技術(shù)創(chuàng)新和嘗試。荷蘭Moeimura Bros（Europe）公司展示的抗菌材料“Zeomic”可以抑制細(xì)菌的繁殖，可以應(yīng)用于某些食品的保藏。2019 年12 月艾利丹尼森公司展示的RFID智能標(biāo)簽WaveSafe，可以安全耐受5min 950W 的微波環(huán)境[3]。智能包裝領(lǐng)域中，尤其是制藥行業(yè)正在推動(dòng)智能包裝的創(chuàng)新。美國(guó)山姆和沃爾瑪在藥物設(shè)備上應(yīng)用了RFID 技術(shù)，通過讀取RFID 標(biāo)簽來(lái)識(shí)別每瓶藥物，為患者讀取出特定藥物的數(shù)據(jù)。美國(guó)公司推出的有些新產(chǎn)品能夠檢測(cè)藥物是否被按時(shí)服用，進(jìn)而改善患者對(duì)服藥的依賴性，提高藥物療效。在國(guó)內(nèi)，四川愛扽公司發(fā)明的RAS (RFID for Antifaker with Status）使標(biāo)簽和被標(biāo)物品實(shí)現(xiàn)一一綁定，確保被標(biāo)物身份的唯一性。

有公司預(yù)測(cè)，到2025 年電子智能包裝市場(chǎng)的規(guī)模將增長(zhǎng)到2.06 億美元。電子智能包裝在醫(yī)療領(lǐng)域、酒類產(chǎn)品應(yīng)用比較廣泛，但只是用于短期促銷。據(jù)研究報(bào)告顯示，截止2017 年，中國(guó)智能包裝的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到1488 億元。而到2023 年，中國(guó)智能包裝行業(yè)的規(guī)?？赡芡黄?000 億元，智能包裝的未來(lái)值得人們期待。

4 智能包裝的未來(lái)發(fā)展

安德魯·黃總結(jié)道：“隨著更多的創(chuàng)意人士進(jìn)入這一領(lǐng)域，可以肯定的是，智能包裝市場(chǎng)不僅將不斷增長(zhǎng)，而且還會(huì)有越來(lái)越多出乎意料的奇思妙想噴薄涌現(xiàn)。”[4]在未來(lái)，智能包裝將會(huì)在食品、藥品、物流和新零售等領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。

消費(fèi)者越來(lái)越重視食品的安全性，不僅期望能夠延長(zhǎng)商品的貨架期，還能防偽溯源，而智能包裝恰好滿足了消費(fèi)者的需求。在藥品領(lǐng)域，制藥行業(yè)正在推動(dòng)智能包裝的發(fā)展和創(chuàng)新，拉近與消費(fèi)者的距離，以提升消費(fèi)者的體驗(yàn)。智能包裝能夠幫助病人遵守用藥規(guī)定、滿足監(jiān)管要求和增加品牌產(chǎn)品壽命等,有利于消除假冒藥品的威脅；在物流領(lǐng)域，隨著我國(guó)物流行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)物流包裝提出了更加嚴(yán)格的要求。目前物流智能包裝能夠全程追蹤對(duì)食品的運(yùn)輸路線和運(yùn)輸過程，并能實(shí)時(shí)監(jiān)管產(chǎn)品信息，提高了物流效率，大大降低了成本。整個(gè)物流過程形成了一個(gè)信息化的智能體系，從而促進(jìn)了現(xiàn)代物流行業(yè)的發(fā)展；新零售的浪潮給智能包裝提供了一個(gè)新的平臺(tái)，而智能包裝技術(shù)可以滿足新零售所需的要素，二者相輔相成。智能包裝通過一些如手機(jī)的終端設(shè)備，為消費(fèi)者提供了更加優(yōu)良的消費(fèi)體驗(yàn)，這必將促進(jìn)商品銷售形式的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)“新零售”業(yè)的發(fā)展，使商品銷售實(shí)現(xiàn)了線上線下同時(shí)進(jìn)行，為商家提供多維度產(chǎn)品營(yíng)銷手段[5]。隨著5G 與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能包裝勢(shì)必將在未來(lái)得到迅猛發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

一個(gè)國(guó)家在包裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平可以用智能包裝的發(fā)展來(lái)衡量，而智能包裝是包裝產(chǎn)業(yè)的未來(lái)。智能包裝在發(fā)展的同時(shí)，又帶動(dòng)了其他行業(yè)向前發(fā)展。智能包裝給人們的生活提供了極大的便利和安全保障，讓消費(fèi)者更加放心。在未來(lái)的發(fā)展中，新型智能包裝將會(huì)被應(yīng)用在更多的領(lǐng)域。為了智能包裝能夠更好地推廣，需要工程師盡可能開發(fā)可利用空間，加大在技術(shù)開發(fā)方面的人力、物力投入，重視技術(shù)的開發(fā)，拉近與消費(fèi)者的距離。雖然我國(guó)的智能包裝發(fā)展起步慢，但相信未來(lái)我國(guó)智能包裝能夠不斷加速升級(jí)，將在世界占有一席之地。